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技术报告集群模式下运行的DataONTAP8.1：简介NetApp公司：CharlotteBrooks2011年9月|TR-3982总结本技术报告介绍了在集群模式下运行的DataONTAP®8.1的架构和为客户带来的主要益处。除非另外指定，否则术语“DataONTAP”在本文中单独出现时均指在集群模式下运行的DataONTAP8.1。如需7-模式或7G的相关参考，本文会特别说明。2集群模式下运行的DataONTAP8.1：简介目录1集群模式下运行的DATAONTAP8.1：使企业横向扩展..............................................................31.1横向扩展......................................................................................................................................................................31.2多协议统一架构...........................................................................................................................................................31.3无中断运行...................................................................................................................................................................42DATAONTAP架构.....................................................................................................................52.1硬件支持和基本系统概述............................................................................................................................................52.2DATAONTAP8.1中的网络.......................................................................................................................................62.3存储效率和数据保护....................................................................................................................................................73集群虚拟化和多租户概念.............................................................................................................83.1物理集群组件...............................................................................................................................................................83.2逻辑集群组件...............................................................................................................................................................84总结...........................................................................................................................................10表格目录表1)无中断硬件和软件维护操作.......................................................................................................4表2)无中断生命周期操作..................................................................................................................5插图目录图1)DataONTAP集群概述..............................................................................................................6图2)在集群模式下运行的DataONTAP.............................................................................................7图3)集群中的一个虚拟服务器...........................................................................................................9图4)同一集群中的多个虚拟服务器....................................................................................................93集群模式下运行的DataONTAP8.1：简介1集群模式下运行的DATAONTAP8.1：使企业横向扩展随着在集群模式下运行的DataONTAP8.1的发布，NetApp首次向市场推出了适应企业需求的统一横向扩展存储。集群模式是在经验证的DataONTAP技术的坚实基础上经创新研发而成，并且是构建在系统生命周期内实现无中断运行的大型虚拟化共享存储基础架构的基础。本文简要介绍了在集群模式下运行的DataONTAP8.1，包括其架构、核心功能和在二十一世纪的数据中心中牢牢占据的位置。1.1横向扩展横向扩展是应对存储环境中增长的需求的一种方式。所有存储控制器的可扩展性都会受到物理条件的限制：CPU和内存插槽的数量，以及磁盘架的空间。这些条件决定了控制器能提供的最大容量和性能。如果需要更大的存储容量或性能容量，您可能会添加CPU和内存，或者安装更多磁盘架，但最终控制器会被完全填满，而无法添加硬件。此时，唯一的选择就是添加另一个控制器。要实现此操作，其中一个办法是“纵向扩展”：也就是每个附加控制器都是一个完全独立的管理实体，不会提供任何共享存储资源。如果要用容量更大的新控制器完全取代原来的控制器，需要采用数据迁移将数据从旧控制器迁移到新控制器。这项工作非常耗时且具有潜在的破坏性，而且还可能需要对连接的所有主机系统的配置进行更改。如果新控制器要与原来的控制器共存，则现在会有两个单独管理的存储控制器，并且没有内置的工具来平衡或重新分配两者间的工作负载。随着控制器数量的增加，这种情况会变得更加糟糕。通过使用向上扩展，操作负担会随着环境的增长而相应增加，最终会出现一个非常不平衡且难以管理的环境。技术更新周期需要提前进行周密计划，长时间的中断和配置更改会给系统带来风险。与此相反，使用横向扩展则意味着当存储环境增长时，其他控制器会无缝添加到共享存储基础架构上的资源池中。主机和客户端连接以及数据存储库可在资源池中无缝、无中断地随意移动，这样便可轻松平衡可用资源的现有工作负载，同时也可以轻松部署新的工作负载。可在使环境仍处于在线状态和提供数据的情况下，完成技术更新（更换磁盘架、添加或完全取代存储控制器）。尽管横向扩展产品已经推出一段时间了，但它们通常会存在以下一项或多项缺点：•有限的协议支持：仅支持NAS•有限的硬件支持：仅支持某种特定类型的存储控制器或极有限类型数的存储控制器•存储效率低下或没有存储效率：精简配置、重复数据删除和压缩•数据复制功能低下或没有数据复制功能因此，尽管这些产品专门定位于某些工作负载，但它们的灵活性、功能和稳定性较差，无法在企业内进行广泛部署。DataONTAP是第一款能够提供完全横向扩展解决方案的产品，并能为当今高度虚拟化的环境提供适应性强的、随时可用的存储基础架构。1.2多协议统一架构多协议统一架构能够使用一系列不同的控制器和磁盘存储类型支持在同一整体存储系统中同时访问多个数据协议。DataONTAP7G和7-模式很久以前就具有这种功能，而且现在，在集群模式下运行的DataONTAP8.1也支持一整套的数据访问协议。支持的协议包括：•NFSv3、v4、v4.1，包括pNFS•SMB1和2•iSCSI•光纤通道•FCoE集群模式下的所有协议都无缝支持数据复制和存储效率功能。4集群模式下运行的DataONTAP8.1：简介SAN数据服务根据支持的SAN协议（光纤通道、FCoE和iSCSI），DataONTAP提供LUN服务：也就是说，能够为连接的主机创建和提供可用的LUN。由于集群包括多个控制器，因此对于任何一个LUN都会有多个逻辑路径，而最佳做法就是在集群中为每个节点配置至少一个路径。在主机上使用非对称逻辑单元访问(ALUA)，可以确保为LUN选择优化路径以及使数据传输处于活动状态。NAS数据服务根据支持的NAS协议，CIFS(SMB)、NFS和DataONTAP能够提供单个命名空间：也就是说，NAS客户端可以使用单个NFS挂载点或CIFS共享来访问庞大的数据容器。因此，每个客户端只需安装一个NFS文件系统挂载点或访问一个CIFS共享，并且对于每个操作系统，只需安装标准NFS和CIFS客户端代码。在DataONTAP内部，命名空间包括由集群管理员接合在一起的多个卷，这些卷可能达到数千个。对NAS客户端来说，每个卷都显示为一个文件夹或子目录，嵌套在NFS文件系统挂载点或CIFS共享的根目录下。卷可随时添加，并且客户端立即就可以使用添加的卷，而无需在看到新存储后重新安装。此外，由于底层结构是完全透明的，因此客户端在文件系统中移动时，完全感觉不到越过了卷的边界。DataONTAP的架构设计可提供单个命名空间，也支持多个安全分区命名空间的概念，以满足多租户或隔离特定客户端或应用程序组的要求。有关详细信息，请参阅第2.3节。1.3无中断运行在当今全天候的环境中，共享存储基础架构要向数以千计的单个客户端或主机提供数据服务，还有向多个业务部门或租户中的多种不同应用程序和工作负载提供支持。在这种环境下，不能出现停机；存储基础架构必须无中断运行。无中断运行(NDO)正是DataONTAP独特的横向扩展架构所固有的特征。NDO指的是存储基础架构在执行硬件和软件维护操作期间，以及在其他IT生命周期运行期间均能够保持正常运行和提供数据。NDO的目标是消除停机时间（不管是可以避免的、计划中的或计划外的）和允许随时对系