DellCompellent自动化分级存储的架构优势

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1、Dell Compelle nt 自动化分级存储的 架构优势戴尔技术白皮书戴尔 CompellentCompelle nt戴尔Compellent的自动分级存储建筑的优点此白皮书仅用于信息宣传目的，其中可能包含技术方面不够准确的地方或印刷错误。其中的内容 按原样提供，不对此提供任何形式的明示或暗示的担保。? 2011 Dell Inc.保留所有权利。未征得Dell Inc.的明确书面许可之前严禁以任何形式复制本材料内容。有关详细信息，请联系戴尔公司。Dell、DELL徽标、DELL徽章以及 Compellent为Dell Inc.的商标。本文档中可能使用其他商标和商业名称来表示拥有商标和商业名

2、称所有权的公司或其商品。Dell Inc.对除自己拥有之外的商标和商业名称放弃任何专有权益。2011年2月ii页戴尔Compellent的自动分级存储建筑的优点目录执行摘要 2内置的虚拟技术为自动化分级提供坚实基础3精细粒度数据管理优化迁移 3实时智能便于精确数据移动 4真正的自动化简化了分级管理 5快照集成具有读写性能 6与其他企业性能集成，最大限度增大分级好处7平台独立性便于可伸缩性 9结论 9图图1.流动数据架构造就真正的存储虚拟化 3图2.流动数据存储持续收集使用特点 4图3.内置迁移引擎提供无需手动介入的管理5图4.所有数据都被写入 Tier 1 （第1级），不过快照移至低层级 6图

3、5.戴尔Compellent自动精简配置能够创建灵活的存储池8图6.戴尔Compellent Fast Track 将最活跃的数据块汇聚在一起 8第1页执行摘要最近企业存储市场中分级解决方案日益盛行，各组织正在加大采用分级策略的力度，从而在控制 成本的同时应对快速的数据增长。几乎所有主流产品都利用多种类型的驱动器，容量和性能水平 各异，并且试图根据存储概况为数据找到最匹配的驱动器类型。通常情况下，任务关键数据存储 在高性能驱动器中，而次要”的数据被移至大容量驱动器。不过，这些解决方案的绝大多数都无法最大程度利用分级存储的潜在好处。分级集成到存储平台 的效果不佳；缺乏精细粒度的实时系统智能；劳动

4、密集型和低效的数据移动机制；以及可伸缩性 受限制，正是由于这些妨碍因素，使得许多解决方案无法满足实际的业务需求。应用智能被绑定 在现有的存储架构上。数据往往是根据过期的信息被迁移为大型的全有或全无”页面。分级概况的范围有限，通常需要手动干预。数据必须从磁盘组重新格式化到池配置。并且解决方案许可被 限定于特定的硬件平台。此类限制使真正虚拟化存储所具有的成本和节省时间优势损耗殆尽。与刚刚介入存储分级市场的许多新产品不同，Dell? Compelle nt?在设计其 Fluid Data? 架构时从一开始就包括自动化分级存储(Automated Tiered Storage)。通过这种方法，各组织就

5、能够在多个存储层和RAID级别之间动态、智能化和高效地移动数据。所有写入交易和和经常访问的数据存储在带有性能优化的RAID级别的驱动器上，而不经常访问的数据移动至更经济高效的驱动器和/或成本更低的RAID级别。由于称作 Data Progression? 的戴尔Compellent自动化分级存储就构建在虚拟化存储平台之上，它不需要新增额外的硬件或服务器端代理程序就能运行。自动化分级存储还与其他戴尔 Compelle nt技术全面无缝集成，能够最大限度提升存储性能、效能、灵活性、可靠性和可管理性。此外，因为自动化分级存储没被绑定到某一个存储系统模式或平台，所以组织能够充分利用生产状态下的系统上的

6、功能，而不会发生停机或无需叉车式升级 ”并且组织在根据企业业务状况变化对解决方案进行扩展的过程中能够继续受益。要充分发挥自动化分级存储的全部潜能，组织需要这样的解决方案：1. 构建在虚拟化的存储平台上，不是添加为单独的代理程序2. 将数据作为高精细粒度的512KB、2MB或4MB数据块进行管理和迁移3. 利用执行中(in-?ight )使用的特点来实现实时的进行中智能4. 通过基于策略的自动化提供无需手动介入的管理5. 与快照无缝集成，所以实现了卓越的读写性能6. 充分利用其他企业功能，最大程度实现分级好处7. 根据需要提供平台独立性和可伸缩性1. 内置的虚拟技术为自动化分级提供坚实基础虚拟化

7、的或池化的（pooled ）存储环境为分级存储提供理想的基础。有了真正虚拟化的环境， 数据能够驻留的位置就不受限制，因为数据不局限于传统的磁盘组。数据可以自由移动，而不必限定于具有特定驱动器类型或性能水平的层级，也不必限定于存储层级中的特定RAID级别，完 全取决于组织的具体要求。与静态存储架构不同的是，戴尔 Compellent Fluid Data存储的架构目的是提供真正虚拟化的存 储，该存储跨存储环境中的所有磁盘。Dell Compelle nt 在磁盘一级进行虚拟化存储，所创建的动态、共享的存储资源池可随时用于所有服务器。默认情况下，所有的存储类型和RAID级别合 并在一起。管理员能够

8、将整个阵列虚拟化为高性能存储的单一池，这是最常见的作法。此外，女口 果需要的话，还可以根据企业需要将特定的磁盘子集配置为单个池。图1.流动数据架构成就真正的存储虚拟化，提供跨所有磁盘和RAI D级别的单一存储资源池。SSDSAS| SATARAID 10RAID 5RAID 615K10K7.2K其他存储架构算不上是真正的存储虚拟化。通过跨特定的驱动器集合扩展卷或LUN，这些解决方案只将存储环境的子集汇集在一起。管理员需要预先定义每个池中的每个存储层（或驱动器类型） 的比率。池被限定在该套驱动器，几乎完全丧失灵活性，难以稍后对存储进行优化。要想使用其他解决方案来充分利用子LUN分级，管理员必须

9、在前面的独特磁盘池中提供虚拟的卷，或必须将现有卷转换为虚拟卷，然后虚拟卷跨存储环境中的特定磁盘汇聚在一起。当重新对卷进 行格式化和创建临时卷时该转换过程会发生停机，而且要迁移到池化的配置该过程还需要两倍的 现有存储容量。有了戴尔Compelle nt，子LUN分级就不再限定于其中每个层级都有预定义存储比率的独特磁盘集。2. 精细粒度数据管理优化迁移流动数据架构(Fluid Data architecture )能够实现真正的存储虚拟化，并便于通过高精细粒度 的方法来实现存储分级。戴尔Compelle nt将数据分为已分配的磁盘块和未分配的磁盘块的页面预定义格式集合。尽管管理员也可以选择将存储作

10、为512 KB或4 MB的页面进行管理，不过页面默认是2 MB，并且关于每个块的详细信息是在操作中捕获的。此系统智能在512字节级别上收集，这是可用的最小可寻址数据块。页面正是由这些小块组成的。精细粒度的方法优化了分级。通过使用实时系统智能，戴尔CompellentSAN可根据访问的频率识别出那些适合行动的非常小的数据块，然后只将那些包含这些小数据块的小页面移动至适当的层级或RAID级别，从而生成精细调优的存储环境。使用小页面还能够提升数据移动的效率，因 为与大页面相比，小页面的读取、写入和迁移效率更高。静态存储架构限定于大得多的数据块，大小范围从16 MB到1 GB不等。即使为了有资格进行迁

11、移而改变块中的很少量的数据，系统也必须移动更大的整个块。戴尔Compelle nt 架构的效率极高，能够在分级的环境中以更高的精准度来移动和放置数据。流动数据架构允许数据以5 1 2 KB、2 M B或4 MB的小块来迁移，不像其他分级解决方案那样需要16 MB到1 GB那样的大块。3. 实时智能便于精确数据移动戴尔Compellent保持对小数据块的持续感知，并掌握每个数据块的实时使用特点。这些使用特点数据显然是在执行过程中收集而来的，所以其中包含诸如此类的信息：块创建的时间、块在哪 些驱动器里、相关的虚拟卷、块多久评估或更改一次，以及块代表实际数据还是对应数据的虚拟 指针。此信息提供智能，

12、以确定数据块是否应当从某一个存储层或RAID级别移动至另一个以及 移动的具体时间。因为戴尔Compelle nt架构在如此高精细粒度的层级上进行操作，此块级智能几乎不需要系统额外支出即可确保数据总是与应用需求保持一致。第3页戴尔Compellent的自动分级存储建筑的优点图2.流动数据存储持续收集使用特点以确保数据迁移是基于实时的信息。第1级第2级第3级第5页戴尔Compellent的自动分级存储建筑的优点第#页戴尔Compellent的自动分级存储建筑的优点当要迁移数据（同时每天一次）的时候，有资格进行移动的页面会自动过渡至现有层级中的新存储层或新RAID级别。将数据移动至新存储层（从一种类

13、型的驱动器移动至另一种驱动器）可释 放高性能层中的容量。将数据移动至同一层级中的新RAID级别，能够在释放容量的同时保持读 写性能。典型的存储架构限制哪些块能够迁移以实现性能和成本之间的最佳平衡，因为它们会在 各层级之间移动数据，不过它们在每个层级内只提供不超过一个RAID级别。而使用戴尔Compellent流动数据架构时，对于特定类型的存储上能够驻留多少数据不存在预定义的限制。其他存储架构需要预定义的层级分配。例如，管理员可能必须设置这样的规则：只有10%的卷能够驻留在固态硬盘驱动器上，而其他的卷必须驻留在光纤通道或SATA驱动器上。组 织需要能够根据需求的变化来优化其环境，而静态存储解决方

14、案缺乏组织需要的这种灵活性，在这种情况下，管理员在管理性能和容量问题上无疑要花费更多的时间。绝大多数存储架构都不包括实时智能方法。因此，很多分级解决方案通过将软件嵌入现有存储平 台而生成。这些解决方案部署新引用或代理程序”来决定是否应当移动数据。代理程序需要专门的服务器，定期运行或根据需要运行。它会评估数据的状态，例如识别出旧”数据，然后将旧数据移动至低层级的存储。因为代理程序会定期收集数据，所以它收集到的信息在迁移流程准备运 行时常常已经过时了。此外，数据以大块进行移动，尽管构成这些块的许多数据可能不具有迁移 的资格。关于每个块的使用特点是在运行过程中获得的，用以确保使用最新的信息进行精准的

15、数据移动。4. 真正的自动化简化了分级管理戴尔Compellent自动化分级存储提供全自动化、无需手动介入的子LUN分级。管理员使用基于策略的概况来推动数据的安置和移动工作。用户可以选择预定义的存储概况，其中的内容是由我 们的工程团队通过数年的自动化分级经验而编制而成。或者，用户可也以自己定义。概况可应用 于单一 LUN、组中的一组 LUN或多个LUN，如果需要的话也可以通过应用来进行精细调整。概况 不仅能够指定要使用的存储层，还能够指定每层级中的各种磁盘类型、旋转速度和/或RAID级别。概况设置可随时更改，而不会造成停机或影响生产环境。图3.通过用于每个卷或卷组的基于策略的层级概况，内置迁移

16、引擎提供无需手动介入的管理。raid e15K sas光纤通道7.2K SATA 或 SAS当系统仍保持在线时，迁移会在由用户定义的设定时间自动发生，或者根据需要发生。迁移过程 在后台运行，不会影响到数据可用性或应用性能。无需关闭应用、暂停I/O或等待最少的I/O要求。如果读取请求进入到正在被移动的页面中，则通过页面的最初放置来满足请求。然后，在读写完成后移动页面。如果有写入请求进入，它不会妨碍迁移流程，因为新信息总是写入到Tier 1 （第1级），RAID 10 因此没有资格进行迁移。在Tier 1 （第1级），RAID 10上也会发生覆盖受保护信息块，因此不会发生只移动收到写入的数据块这种

17、情况。不存在应用I/O遭到拒绝这种情况， 因为应用请求总会得到优先安排。管理员能够在运行当中轻松扩展LUN或在线添加容量，从而能够应对变化，而不会造成系统中断或停机。当驱动器被添加到任何层级时，系统会在24小时窗口内在下次迁移序列期间跨适当的 RAID级别重新对所有数据进行条带化。其他解决方案不具有同样的灵活性。由于卷不太容易扩展，管理员可能需要在LUN充满时应用压缩。如果数据再次活跃之后，则管理员然后需要应用解压，这可能会延迟数据访问。即便使用了压缩，LUN最终也会用尽容量，并需要将数据迁移至新LUN。此外，由于读取和写入是针对同样的块，新写入会导致带有RAID 5或6保护的低层级、高容量磁

18、盘潜在的I/O和延时性能损失。概况不仅能够指定要用于每个卷的层，还能够指定每层的磁盘类型、旋转速度和RAID级别。5. 快照集成具有读写性能在自动化分级存储环境中交付出众性能方面，戴尔Compelle ntData In sta ntReplay? 技术发挥了关键的作用。数据即时回放（Data InstantReplay ）能保护数据而不会浪费容量。管理员能够生成数据中变化的空间高效快照（回放），从而提供持续保护，免受损失和受损。回放使用最少的存储空间，因为只有上次进行回放之后写入卷的数据在阵列上被捕获。在戴尔Compellent 架构中，默认情况下新数据被写入到Tier 1 （第1级），RA

19、ID 10 存储，以提供最佳的写入性能。在 24小时窗口内在下次迁移序列期间，回放会移动至带有RAID 5或6保护的低层级存储层。随着时间的流逝，不经常被访问的数据块会根据分级概况移动至低层级的存储层和RAID级别，或移动至同级中的不同 RAID级别。将此只读数据从同一层级中的 RAID 10移至RAID 5， 可以使管理员保持同样的读写性能。无论数据是移动到新层级还是移动至RAID级别，迁移都会释放更高层级或 RAID级别上的空间。当新数据需要被写入到现有块，而这些块从此时起被转换成只读并迁移到低层级，这些写入会被重定向至Tier 1 （第1级），RAID 10存储。可自动分配新的可写入块，

20、以提供顶尖的交易性能。虚拟指针使用这些块的特点来保持数据连续性。图4.所有的数据都写入到Tier 1 （第1级），而快照在24小时内 移动至可用的低层级，从而实现可能的最高写入和读取性能 虚拟指针在所有相关块之间保持连续性。新写入虚拟指针只读对于许多组织来说，数据仅仅表现出3%到10%的变动率。因此，绝大多数数据都是能够迁移至低层级的只读数据。组织只需迁移只读数据就能够收回20%到40%的Tier 1 （第1级）容量。传统存储架构中的分级存储解决方案无法交付同级别的写入性能。在这些解决方案中。数据被写入特定块并保留在该块中。如果块被迁移到Tier 3 （第3级）并且对改卷进行新写入，写入将在T

21、ier 3（第3级）上发生。有了戴尔Compellent，将数据迁移至低层级就不会有写性能损失。数据即时回放（Data InstantReplay ）还能够帮助确保卓越的性能，即便拍快照时也不例外。借助静态架构，准备存储卷需要管理员为卷开辟出存储空间，另外还要有专门的缓存用于卷特定 快照数据。当新数据写入时，存储控制器会决定卷是否受快照保护。如果答案是肯定的，则系统 读取现有活跃的生产数据，将变更写入快照缓存，然后用新数据覆盖卷块。此序列需要很多次 I/O流程。此外，其他系统将快照存储在活跃的生产数据旁的原始卷中。因此，可用于快照的空 间量有限一只能拍特定数量的快照。戴尔Com pelle n

22、t系统不需要管理员为快照数据或写入数据保留空间。不仅如此，戴尔 Compelle nt快照不驻留在带有生产数据的卷内一它们驻留在一般虚拟存储池中的页面里的生产卷之外。借助戴尔Compelle nt系统，管理员能够经常拍快照，同时还能够保有容量并保持出众的性能水平。用户不需要为快照或新写入保留空间，而且将数据迁移至低层级也不会有“写性能损失”。6. 与其他企业性能集成，最大限度增大分级好处因为戴尔Co m pelle nt在设计时充分考虑到了自动的子LUN分级，其他关键存储特性与DataProgression紧密集成在一起。与数据即时回放（ Data InstantReplay ） 一样，这些技

23、术能够实现并最大程度提升以下好处：自动动化分级存储、交付高效率、高性能和易于管理，而这些都 是组织所需要的。自动精简配置戴尔Compellent自动精简配置也被称作Dynamic Capacity?，能够在虚拟化的存储环境中优化磁盘使用。自动精简配置能够创建灵活、高效的虚拟化环境，其中带有高效的层级化所需的整 合的存储资源。借助自动精简配置，由于在精简配置过程中甚至还预定义格式化空闲块，不过不会有零被写入以留出卷空间，所以管理员可以根据需要来扩展或收缩卷，而不会受到RAID集容量或性能的限制。如果使用其他解决方案，需要管理员提前预先定义RAID集，并之后格式化额外的空间以适应 LUN扩展。要对

24、这些解决方案进行修改，管理员必须释放额外的存储容量并迁移数据。图5.戴尔Compellent自动精简配置能够创建灵活的存储池，而这是高效、有效能的分级所需要的。IH有甫劇I裂购*鶴COMPELLENT有些厂商也提供另外版本的自动精简配置，不过功能仅适用于新创建的虚拟化存储池中包含的存 储。这些厂商经常推荐不使用自动精简配置来支持企业数据库或电子邮件环境，因为激活自动精 简配置会造成写入性能降级，并造成延时，原因是控制器要准备存储环境。使用戴尔 Compelle nt时，自动精简配置是虚拟化存储平台的核心组件，并且随时准备好使用，因此使用它不会造成性能影响。Fast Track戴尔Compell

25、ent Fast Track可在每个单个磁盘上交付数据的优化布置，因而能够增强自动化分级存储。Fast Track使用由戴尔Compellent 系统持续收集来的智能来确定每个驱动器上最活跃、最 经常被访问的块。然后，它在每个驱动器的外道上将这些数据块放在一起。与迫使头在磁盘上到 处移动相比，使头专注于活跃磁盘所驻留的磁盘上的特定区域，会带来更出众的性能。图6.戴尔Compellent Fast Track 将最活跃的数据块汇集在一起,并将它们放在每个驱动器的外道上，从而能够改善性能。Tier 1Tier 2Tier 3FAST TRACKFast Track在系统中每个基于轴的驱动器类型上工

26、作。数据活动按日自动发生，不存在任何手动 干预。借助Fast Track，组织能够根据实际使用方式来优化每个磁盘的性能，因而减少了查找最 活跃数据块所化的时间。通过在经济高效的驱动器上最大限度提升性能，Fast Track还能够减少长期存储成本。En terprise Man ager戴尔CompellentEnterpriseManager能够简化对自动化分级存储的管理。存储管理界面提供对整个戴尔 Compelle nt存储环境的全面视图，包括实时分级统计数据。管理员可使用该界面来监控系统性能和容量，例如每层级上的数据百分比和基于LUN的RAID级别。或者，用户也可以 选择使用只通过电子邮件

27、接收常规分级报告。借助EnterpriseManager ，管理员能够按所需要的程度与系统进行交互。在最初的设置之后，不再需要人员交互，因为所有层级化功能都全自动化以提供无需手动介入的管理。不过，喜欢更 直接介入的管理员能够充分利用全面的配置访问和控制一从增强存储概况和策略（这些概况和策略用于驱动用于每个卷的分级算法）至U更改回放日程安排，所有这些都能在不造成中断的情况下 予以实施。将分级功能添加到现有存储平台的解决方案不提供集成的管理。需要管理员使用单独的工具来管 理分级流程。与其他虚拟特性集成集成受限。管理员可以根据需要来扩展或收缩卷，而不会受到RAI D集容量或性能的限制。7. 平台独立

28、性便于可伸缩性戴尔Compellent自动化分级存储功能没有绑定到任何特定存储系统型号或平台上。组织可任意缩放，而不会造成停机。将自动化分级存储功能整合到现有的戴尔Compelle nt系统就如同激活该特有内置软件模块那么简单。激活分级功能需要模块特定许可证，不过永久的许可确保组织在将更多容量添加到现有系统时只会产生额外的许可证费用。就像其他解决方案的情况一样，用最 新技术升级至新控制器不需要新软件许可证。如果使用其他解决方案，分级许可证可能绑定到特定的存储系统型号。要通过这些解决方案来充 分利用分级，组织可能需要升级至新平台。如果需要叉车式升级”，则它会引起数据迁移停机。管理员只能将所有现有

29、的卷从当前的RAID组迁移至合并的配置，从而使自动化的分级能够奏效。要完成此流程，管理员在迁移至新平台过程中需要原始卷两倍的容量。进行该升级也会改变软件许可证和服务协议。这些协议通常绑定到存储控制器上。只要组织一升 级控制器，它就需要升级许可证和服务协议。如果组织从一个平台迁移至另一个平台，也是同样 的情况。借助Dell Compelle nt 流动数据存储，企业能够避免发生这些问题。子LUN分级没有绑定到任何特定的型号或平台，所以要想让它发挥效能不需要代价高昂的升级。结论随着组织继续实施子 LUN分级解决方案来经济高效地应对爆炸性的数据增长，IT管理人员必须理解绝大多数的解决方案所固有的架构

30、局限性。真正的虚拟化平台在设计时一定会专门考虑到自动 化分级存储，否则即便再精密先进和基于策略的分级解决方案也无济于事。因为后者这样的解决 方案缺乏确保数据符合应用需求所需的集成、精细粒度、智能和自动化。借助其流动数据架构，戴尔Compellent 为子LUN分级带来业已验证的高效率、自动化和可伸缩性。自动化分级存储从2005年开始就一直是戴尔Compellent存储必不可少的特性，并且戴尔 Compelle nt从那时起就一直致力于增强高功能，借助自身关于如何利用特别应用和存储配置来利用它这方面的实际经验来取得最佳性能及容量利用率。通过保持对跨整个存储系统的每个数据颗粒块保持持续感知，戴尔C

31、ompelle nt自动化分级存储使组织能够在性能和成本之间达成恒久的平衡。管理员不需要更换或添加硬件，也不需要重新格 式化现有卷或安装服务器端代理程序，就能够充分利用动态分级。此功能就构建在存储架构当中， 不仅与一整套企业特性整合在一起，还充分利用这些特性来提升效率、性能水平和可管理性。使用戴尔Compelle nt时，管理数据的依据不仅是存储层之间的实际使用情况，还有每层中的 RAID级别，而在每个驱动器的最快轨道上两者共同发挥作用。精密复杂的分级概况能够提供无 需手动介入的管理，同时允许根据业务需求情况按需进行全面的管理控制。并且组织能够按需对解决方案进行伸缩，从而更好地满足这些业务需求。第13页