NetApp:通过Data ONTAP 8集群模式实现横向扩展

横向扩展存储背后的想法非常简单。横向扩展存储可以提供作为单个实体运行的存储节点集群，而不是在单个存储系统扩展到其极限之后，再添加其他单独的存储系统。向集群添加节点将会增添可预测的存储容量和性能水平，从而支持您随着需求的增加而增量式地扩展存储资源。

虽然各种供应商提供横向扩展存储产品已有一段时间，但是他们在满足主流存储需求方面一直存在欠缺。他们通常关注的是技术和工程应用程序，仅限于 NAS 和特定类型或型号的专用存储控制器，而对于大多数存储用户需要和期望的各种存储效率及数据保护功能只能提供有限的支持，甚至无法提供支持。

NetApp Data ONTAP 8 率先提供了全面的统一横向扩展解决方案，可为高度虚拟化环境提供具有高适应性的无中断存储基础架构。NetApp 横向扩展方式可提供：

统一存储，可支持 FC、FCoE、iSCSI、NFS、pNFS 和 CIFS

无中断运行，可消除计划停机时间，即使在维修和升级期间也无需停机

集成数据保护，提供 NetApp Snapshot™ 技术和 SnapMirror® 复制

异构集群配置，可整合各种不同的控制器和磁盘类型，并且在集群内可以提供存储分层

创新的存储效率技术，包括重复数据删除、精简配置和压缩

精简管理，适用于大规模部署

安全多租户，使用 Vserver 提供安全隔离

卓越的可扩展性和性能，能够扩展到 50 PB 存储容量，并且每秒可执行超过 150 万次 SPECsfs2008_nfs.v3 操作

此外，最新版本的 Data ONTAP 8.1.1 还新增了集群模式或 7-模式均适用的可增强性能、可管理性和可支持性的若干功能。

本文将重点介绍在集群模式下运行的 Data ONTAP 8 的横向扩展功能。

了解集群模式

在集群模式下运行的 Data ONTAP 8 为 NetApp 横向扩展存储配置搭建了支撑平台。集群模式的基础构建块是人们所熟悉的 NetApp 高可用性对，在这种结构中，两个存储控制器互连到同一磁盘组。如果一个控制器出现故障，另一个控制器将接替其存储工作，继续提供数据。

在集群模式下，每个存储控制器称为集群节点，而节点可以采用不同的型号和大小。例如，FAS2240、FAS3270、FAS6280、FAS3040 和 V 系列开放式存储控制器(用作 EMC、HDS、HP 或 IBM 等第三方存储阵列的前端)均可位于同一集群中。磁盘分组到聚合中，聚合是特定类型的磁盘组，由使用 NetApp RAID-DP 保护的一个或多个 RAID 组构成。

专用的冗余万兆以太网网络用于集群节点之间的通信，以及从一个逻辑或物理存储设备向另一个逻辑或物理存储设备移动数据。管理功能则另外使用一个网络。

图 1 展示了混合采用各种控制器类型的异构集群，其中包括 V 系列、各种存储协议以及支持的磁盘类型，从而符合数据和工作负载所要求的性能和存储成本。图左侧的系统代表的是高性能系统，使用高端控制器(如 FAS6280)及快速 SAS 和(或)SSD 驱动器构建而成。集群右侧的系统代表的是选择的中端控制器(如 FAS3240)和高容量 SATA 驱动器，以实现每 GB 存储成本最小化。如果需求变化，可以在集群内无中断地移动数据，从而优化性能或容量。例如，当一个高性能项目(如半导体设计)接近尾声时，可以将其移到成本较低的存储中。下一次需要修改芯片时，可以将该项目再移回到高性能存储。

也可以构建同构集群，以针对各种应用程序最大程度地提高性能或容量。后面有关可扩展性和性能的部分提供了同构集群示例。

图 1) 一个异构存储集群可以同时包括高性能和高容量存储选项，以满足不同工作负载的需求。一个命名空间可以提供多种级别的服务。

无中断运行

随着业务运营越来越依赖 IT 服务，非计划和计划停机变得愈来愈无法接受。停机会导致丢失业务、降低客户满意度以及削弱竞争优势。这要求存储基础架构消除中断，数据始终可访问。无中断运行是在集群模式下运行的 Data ONTAP 8 必不可少的一部分，在硬件和软件维护以及更新操作期间，支持您的存储基础架构保持运行状态并提供数据。

当您需要更新硬件时，可以在存储集群中无中断地将数据从一个高可用性对迁移到另一个高可用性对，从而支持您停用集群中的旧硬件，同时又不会使数据脱机。

这种移动单个数据卷的能力被称为 DataMotion™ for Volumes。有了这一功能，您可以随时出于任何原因对集群中的数据进行重新分配。DataMotion 对 NAS 和 SAN 主机来说是透明、无中断的。利用这一滚动更新方法，您能够在数据的整个生命周期内无中断地管理、升级和维护存储基础架构，即使在工作时间也可以做到。

在集群模式环境中可以无中断执行的特定硬件和软件维护操作，其中包括从一个版本的 Data ONTAP 升级到另一个版本;升级固件(系统、磁盘和交换机);替换发生故障的控制器或控制器内的组件(如 HBA、NIC);以及替换故障电缆、驱动器和 I/O 模块。

此外，使用 Data ONTAP 8，还可以无中断地向集群添加存储控制器或磁盘架、添加 HBA 和闪存以及升级组件。您也可以在控制器之间重新分配数据来提升性能;在控制器之间移动数据以重新平衡容量;以及在集群的各个存储层之间重新分配数据来优化磁盘性能。

多租户

确保在计算层、网络层和存储层中安全隔离公共云中的不同客户以及私有云中的不同业务单位，这一点至关重要。Data ONTAP 8 集群通过在 Vserver 中隔离逻辑接口、LUN 和卷等各种存储实体，可在存储层提供多租户功能。

图 2) 在集群模式下运行的 Data ONTAP 8 使用 Vserver 来提供多租户功能。

Vserver 是一种安全的虚拟存储容器，它具有自己的安全管理策略、IP 地址和命名空间。Vserver 可以包括位于集群中任意节点上的卷。Data ONTAP 集群支持一个集群中容纳一台到数百台 Vserver。

每台 Vserver 支持一个或多个 SAN(FC、FCoE、iSCSI)和 NAS(NFS、pNFS、CIFS)访问协议，并且包括至少一个卷和至少一个逻辑接口 (LIF)。LIF 或者显示为 IP 地址(将由 NAS 客户端和 iSCSI 主机使用)，或者显示为 WWN(适用于 FC 和 FCoE 访问)。每个 LIF 都会映射到 NIC 或 HBA 上的某个主端口。LIF 可虚拟化 NIC 和 HBA 端口。每台 Vserver 都需要具有自己专用的一套 LIF，并且在任意集群节点上最多可定义 128 个 LIF。因为每台 Vserver 在属于自己的命名空间中运行，所以映射到 Vserver 的每个客户会完全隔离。还可以根据需要委托专人来管理每台 Vserver，这样即可由不同的管理员来负责配置卷以及其他特定于 Vserver 的操作，这在多租户环境中是一项特别重要的功能。