【導(dǎo)讀】眾多應(yīng)用，要求存儲有高性能和高可靠性。有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件環(huán)境要求。由于現(xiàn)有主機系統(tǒng)的多樣性，要求存儲系統(tǒng)必須。并支持跨平臺的數(shù)據(jù)共享，而不僅僅是介質(zhì)共享。來擴容時能夠擴展到更多的存儲容量支持。

　　

【正文】 WAFL 文件系統(tǒng) WAFL(Write Anywhere File Layout), 是 NetApp 專有的文件系統(tǒng)，主要技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)： ? 最大限度的減少磁頭完成 I/O 操作的平均移動次數(shù)。 ? WAFL 從來不改寫塊 NVRAM 非易失性內(nèi)存 NVRAM（ novolatile random access memery）保證數(shù)據(jù)從文件系統(tǒng)到磁盤的高速傳輸。 對于傳統(tǒng)的 UNIX或 NT系統(tǒng)而言，即使使用 NVRAM，它只能被設(shè)置在 RAID控制器端。用戶發(fā)起一個 IO 寫請求以后，文件系統(tǒng)直接對磁盤進行讀寫操作，等待漫長的磁盤操作完成以后，用戶響 應(yīng)才算完成， NVRAM 在這里最多是起到磁盤讀寫緩存的作用。 NetApp 的 NVRAM 被設(shè)置在文件系統(tǒng)一級，用戶發(fā)起一個 IO 寫請求以后，只要到達了 NVRAM，用戶響應(yīng)就算完成。 NVRAM 會自動保障數(shù)據(jù)安全及時的寫到磁盤上，大大提高了用戶響應(yīng)速度。即使在斷電情況下， NVRAM 有電池保護，不會造成數(shù)據(jù)丟失。 WAFL – 寫到最近的可用空間 ... Berkeley /Veritas /NTFS – 寫到預(yù)先分配的空間 ... NetApp RAID 磁盤保護技術(shù) NetApp 可以提供 WAFL 優(yōu)化后的智能型 RAID 4，或者叫做增強型 RAID 雙校驗盤 RAID DP 、 SyncMirror 和組合型 RAID 等多種技術(shù)手段 ，不僅滿足傳統(tǒng)RAID 的四種需求目標 — 安全、經(jīng)濟、效率、擴充，另外對資料安全還提供更多層不影響資料服務(wù)的線上防護機制： ? 硬盤區(qū)塊驗證系統(tǒng) (Blocklevel checksum)，當有一顆硬盤故障時，RAID 系統(tǒng)可保護資料不會流失，但是硬盤無故障時，如果某個硬盤的區(qū)塊 (Block) 資料有錯誤時， RAID 將無法偵測與更正，此時讀取的的資料將會錯誤。 WAFL 內(nèi)建硬盤區(qū)塊驗證系統(tǒng) (Blocklevel checksum) 功能，在 RAID 所寫入資料的 Block 都會加寫 checksum 在每顆硬盤上，每次 讀取資料時都會同時檢查 checksum 值。若檢查不符時，就會利用 RAID的 Parity 將該 Block 進行修復(fù)與更正，如此所讀出的資料就可得到正確性的保障了。 ? 硬盤扇區(qū)檢查系統(tǒng) (Disk scrubbing)，每周 WAFL 會自動自我掃描檢查每顆有資料的硬盤所有區(qū)塊，檢查的周期與時間長度亦可自行調(diào)整，于所定的時間內(nèi)未完成時，也會在下次檢查時繼續(xù)未完成的部分。如此可以提早剔除將會故障的扇區(qū)，提供更安全、穩(wěn)定的硬盤環(huán)境，更進一步降低風險。 ? 文件系統(tǒng)線上檢查系統(tǒng) (Online File System Check)，一般的文件系統(tǒng)檢查都必須在離線狀態(tài)下才能進行（例如 fsck 和 scandisk），不僅需要漫長的等待時間，更造成服務(wù)的中斷，文件系統(tǒng)容量越大時，服務(wù)停頓的時間就越長。為避免任何可能造成文件系統(tǒng)錯誤的因素，同時避免因著檢查而讓服務(wù)中斷， WAFL 具有獨步全球的線上進行文件系統(tǒng)檢查的能力，進行檢查時仍可正常提供資料服務(wù)，達到同時兼顧安全、不帶來服務(wù)停頓的效果。 增強型 RAID4+ RAID 技術(shù)原來分為 RAID 1 到 RAID 5 等幾級。最常使用的是 RAID 1， 3 和5。 NetApp Filer 使用增強型 RAID 4 提供硬盤保護機制。 NetApp 采用的增強型RAID4 與以上介紹的 WAFL 文件系統(tǒng)結(jié)合非常緊密，并經(jīng)過了專門的優(yōu)化。通過同時優(yōu)化文件系統(tǒng)與 RAID 機制， NetApp RAID 在提供 RAID 保護機制的同時，沒有帶來類似 RAID 5 的性能損耗。 同時， RAID 結(jié)構(gòu)可以迅速、簡便的加以動態(tài)擴充。 通過增強型 RAID 4，如果一塊磁盤上的一個數(shù)據(jù)塊損壞，盤組中的校驗盤將重新計算該數(shù)據(jù)塊上的數(shù)據(jù)。并且該數(shù)據(jù)塊將被映射到磁盤中新的位置上。如果某個磁盤整體損壞，校驗盤能防止任何數(shù)據(jù)丟失。當替換損壞的磁盤時，校驗盤被 將自動重新計算其內(nèi)容。 增強型 RAID 4 陣列在同一個盤組中使用一個磁盤作為校驗盤，其它作為數(shù)據(jù)盤。 每個磁盤均劃分為 4KB 大小的數(shù)據(jù)塊。一道磁盤條帶包括每個數(shù)據(jù)磁盤的一個數(shù)據(jù)塊和校驗盤的數(shù)據(jù)塊。條帶中任意一個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)丟失，均能通過校驗計算重新得出。 消除校驗盤瓶頸 WAFL 文件系統(tǒng)利用其靈活的“任意位置寫入文件布局”特性，繼承了 RAID 4固有的優(yōu)勢，并且避免了其校驗盤瓶頸，最大限度的發(fā)揮了 RAID 4 的效率。 WAFL文件系統(tǒng)的設(shè)計方式確保能夠最大限度地減少校驗盤尋址操作。 WAFL 對數(shù)據(jù)塊的分配方式使 得 RAID 4 更加有效。 WAFL 總是把相關(guān)的數(shù)據(jù)塊寫到彼此鄰近的條帶中，消除校驗盤上的長時間尋址操作。 RAIDDP 傳統(tǒng)的單一奇偶校驗 RAID 技術(shù)，能為單個故障磁盤驅(qū)動器提供保護。從DATAONTAP? 版開始， NetApp 推出了雙奇偶校驗 RAID，叫做 RAIDDP。能夠防止同一 RAID 組中多至 2 塊硬盤同時發(fā)生故障。提供 2020 倍于 RAID 4000倍于 RAID4/5 的安全性保護功能。 同時， RAIDDP 卷的性能可以與 NetApp RAID4 相媲美。每種類型的 RAID 的讀操作幾乎一樣。 RAIDDP 的寫操作性能要比 RAID4 慢 2%到 3%。造成性能微小差距的原因是 RAIDDP 卷上的第二個對角線奇偶校驗磁盤會出現(xiàn)額外的寫操作。 相對于 RAID4，運行 RAID DP 時 CPU 的利用率并無明顯差別。 另外，采用 RAIDDP 并不會給系統(tǒng)帶來更多的硬盤耗費， RAIDDP 組最大可構(gòu)建到 28 塊硬盤，包含 26 塊數(shù)據(jù)盤和 2 塊校驗盤，保證了與傳統(tǒng)的單校驗系統(tǒng)相當?shù)拇疟P利用率，大大高于 RAID 1 不足 50％的磁盤利用率。 FlexVol 靈活卷技術(shù) NetApp FlexVol 技術(shù)提供了真正的存儲虛擬化解決 方案，能夠縮減開銷和資本費用，減少業(yè)務(wù)中斷并降低風險，同時還具有很高的靈活性，可以快速方便地適應(yīng)企業(yè)不斷變化的需求。 FlexVol 技術(shù)可以自動集中存儲資源，便于您在一個大型磁盤池中創(chuàng)建多個靈活的卷。有了這一靈活性，您就可以簡化操作，最大限度地提高利用率和效率，并可以快速、無縫地進行修改。利用 NetApp 存儲解決方案，您可以隨時隨地根據(jù)需要以最低成本增加存儲容量，并且無需中斷業(yè)務(wù)運作。 ? 靈活的尺寸： NetApp 的靈活卷的最小顆粒度是 4KB，可以精確的適合各種大小的存儲應(yīng)用的需求。其它的系統(tǒng)需要卷或者文件 系統(tǒng)的大小要基于底層物理或者邏輯磁盤的整數(shù)倍而定，顯然會浪費數(shù)百兆甚至數(shù)吉以至更多的物理容量。 ? 靈活地改變尺寸（擴展和收縮）： NetApp FlexVol 技術(shù)允許 WAFL 文件系統(tǒng)在線且安全的進行擴展和收縮，以使文件系統(tǒng)精確的適合用戶的數(shù)據(jù)需求。其它的存儲提供商基本能夠提供不停機的容量擴展機制，但他們卻不提供類似 NetApp FlexVol 的無縫和簡單的容量擴展，并且不能提供在線且安全的文件系統(tǒng)收縮的功能。 ? 空閑空間池：由于 NetApp FlexVol 可以像擴展一樣簡單的實現(xiàn)容量的收縮，已分配給 FlexVol 的未使用空間可以非常簡單且安全的從 FlexVol移出并重新分配給其它即將被填滿需要更多空間的 FlexVol。通過 NetApp FlexVol 技術(shù)，未使用或者未分配的空間在 aggregate 容器層被視為一個池（ pool），可以被任意的 FlexVol 進行配置使用或者從 FlexVol 移出至池中。 ? 精確的數(shù)據(jù)管理： FlexVol 支持 NetApp 高級的基于時間點數(shù)據(jù)鏡像的快照（ SnapShot)和根據(jù)不同時間間隔顆粒度進行的數(shù)據(jù)復(fù)制（ SnapMirror）功能。用戶會根據(jù)不同的數(shù)據(jù)種類需要不同快照和復(fù)制規(guī)則?，F(xiàn)在可以 將這些數(shù)據(jù)放于為其設(shè)定的 FlexVol 中，提供精確的快照和復(fù)制功能。 ? 瘦容量提供（ Thin capacity provisioning）： NetApp FlexVol 可以實現(xiàn)瘦容量提供，即 FlexVol 僅僅占用已經(jīng)被寫入實際數(shù)據(jù)的物理存儲空間，其他在 FlexVol 中已定義但未被使用的容量并不占用實際的物理磁盤空間。該功能在其它存儲系統(tǒng)中是無法實現(xiàn)的，無論采用的是文件、 LUN 或整個文件系統(tǒng)。 ? 磁盤聚合提高性能： NetApp FlexVol 技術(shù)使用一個新的智能數(shù)據(jù)容器對象 —— aggregate。通過使用 aggregate， FlexVol 可以充分利用一個含有大量磁盤的條帶化的全部 I/O 對各種大小和種類的數(shù)據(jù)對象進行訪問。 ? 簡單化的存儲系統(tǒng)管理：通過使用 aggregates， NetApp FlexVol 實際上已經(jīng)消除了在存儲產(chǎn)品上令數(shù)據(jù)管理員頭痛的所有低級別的條帶化的管理工作。 Aggregates 將注意力集中于數(shù)據(jù)的管理，而不是磁盤的管理，將他們從一味的磁盤驅(qū)動器的配置的 重復(fù)工作 中解脫出來。 Snapshot 數(shù)據(jù)快照 SnapShot 是 WAFL 文件系統(tǒng)“任意位置寫入”功能帶來的一項突出優(yōu)勢。 Snapshots 提 供了在某一時間點對所有數(shù)據(jù)進行快速拷貝的手段，用于防范可能的數(shù)據(jù)邏輯錯誤，如意外刪除、病毒感染或黑客攻擊等；還可以用于回滾到某一時間點的數(shù)據(jù)，以進行數(shù)據(jù)測試、軟件升級等。應(yīng)用 SnapShot 來進行個別文件的恢復(fù)，和普通用戶通常需要尋求系統(tǒng)管理員的幫助，從眾多磁帶中進行恢復(fù)，明顯大大地減輕了系統(tǒng)管理員的工作負擔。 一份 SnapShot 是文件系統(tǒng)的在線只讀拷貝。創(chuàng)建文件系統(tǒng)的一份 SnapShot僅僅需要幾秒種的時間，并且除非原始文件被刪除或者更改，數(shù)據(jù)快照并不占用額外的磁盤空間。這種只有當數(shù)據(jù)塊發(fā)生改動時才進行 數(shù)據(jù)塊復(fù)制的技術(shù)被稱作“ copyonwrite”，只有修改活動文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊并寫入磁盤中新的位置時， SnapShot 才會占用額外的磁盤空間。 用戶可以采用 SnapShot 作為數(shù)據(jù)的在線備份，以備將來進行數(shù)據(jù)恢復(fù)時使用。用戶也可以方便的把 SnapShot 快照備份到磁帶上。無需將 Filer 系統(tǒng)下線，用戶管理員就可以將最近的 SnapShot 快照備份到離線存儲系統(tǒng)中。 Filer 可以對一個卷組創(chuàng)建多達 255 個 SnapShot 快照。 SnapShot 快照可以通過手動或者人為預(yù)先定制策略的方式來自動創(chuàng)建。每一個 SnapSHot 快照可以保存的時間取決于文件系統(tǒng)變動的頻度。在眾多應(yīng)用環(huán)境中，文件系統(tǒng)中的大部分數(shù)據(jù)并不是每天都在變化，比如一個使用 10MB 大小 Home Directory 的用戶，其數(shù)據(jù)通常每天只變動 100 到 500KB。當文件變動緩慢的時候， SnapShot 可以在線保存數(shù)天甚至數(shù)周，直到它們消耗的磁盤空間過多以至用戶無法接受。 SnapRestore 數(shù)據(jù)快照快速恢復(fù) NetApp SnapRestore 是 SnapShot 的逆過程， 可以用存儲的快照副本快速恢復(fù)丟失的文件。從一個用戶主目錄到龐大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，無 論文件或卷有多大，SnapRestore 都可以在幾秒鐘內(nèi)完成恢復(fù)。 SnapRestore 軟件通過 Snapshot 技術(shù)實現(xiàn)即時數(shù)據(jù)恢復(fù)。相對而言，其他存儲解決方案復(fù)制所有數(shù)據(jù)，因此其備份和恢復(fù)操作所需要的時間和磁盤存儲空間要多得多。 SnapRestore 還可以節(jié)省人力資源。無論您的公司只有一小組最終用戶，還是有一個企業(yè)范圍的用戶群和 IT 支持小組， SnapRestore 簡單的單命令恢復(fù)過程都可以簡化管理，減少錯誤。不僅如此， Snap Restore 還不需要任何特殊培訓(xùn)或?qū)I(yè)技能。 使用 SnapRestore，可以從文件系統(tǒng)上存儲的任何快照中恢復(fù)數(shù)據(jù)。利用此功能，應(yīng)用程序開發(fā)小組可以回復(fù)到各個設(shè)計階段的 Snapshot，測試工程師可以快速、方便地將數(shù)據(jù)返回到基本狀態(tài)。只需幾秒鐘的時間就可以恢復(fù)到原來的環(huán)境，而且恢復(fù)的環(huán)境與創(chuàng)建快照副本時的環(huán)境完全相同。 SnapRestore 的 主要特點 是： ? 快速高效 — 在幾秒鐘內(nèi)就可以恢復(fù)整個卷或單獨的文件。 ? 簡單的單命令操作 — 不需要特殊的專業(yè)技能，幾乎可以消除人為操作錯誤的可能。 ? 文件或整卷恢復(fù) — 可以選擇只恢復(fù)受影響的文件，或恢復(fù)整個卷。 ? 多個恢復(fù)點 — 可從任何快照中恢復(fù)最近的完好副本。 ? 可靠性最強 — 比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)方法要可靠得多。 使用 SnapRestore 可以： ? 快速恢復(fù)數(shù)據(jù)庫 ? 在測試過程中頻繁返回到基本狀態(tài) ? 發(fā)生病毒攻擊時可以快速恢復(fù) ? 在用戶或應(yīng)用程序出錯后恢復(fù)數(shù)據(jù) 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫恢復(fù) 采用 SnapRestore 的數(shù)據(jù)庫恢復(fù) 對于 1TB 的數(shù)據(jù)庫，全部數(shù)據(jù)都需要恢復(fù) 磁帶恢復(fù)速度為 100GB/小時 恢復(fù)需要的總時間： 10 小時 + 日志重放時間 對于 1TB 的數(shù)據(jù)庫，全部數(shù)據(jù)都需要恢復(fù) SnapRestore 的恢復(fù)過程只需幾秒鐘 恢復(fù)需要的總時間：幾秒鐘 + 日志重放時間 表： SnapRestore 的特點和優(yōu)勢