另一種Scale-Out型態

非叢集式檔案系統類型的Scale-Out NAS

以叢集檔案系統為基礎的叢集式NAS,是當前Scale-Out架構NAS的主流,不過除了透過叢集檔案系統外,也有少數廠商是透過儲存虛擬化技術,建構出同樣具備Scale-Out特性的叢集式NAS產品。

這類產品的節點仍然是一般的雙控制器節點,但可透過一個虛擬層,將多個節點上個別的檔案系統或磁碟區「接合(junctioned)」成一個跨節點的大型命名空間,對Client端來說,等同於跨節點的大型Volume一樣。而Client端則透過虛擬層提供的虛擬路徑,藉由虛擬層的中介與重新導向,來存取底層儲存空間中的檔案。

在這種架構下,只要將單一命名空間中各個子目錄與檔案,妥善分配存放到各節點的磁碟區內,則Client端透過虛擬層存取檔案時,便能達到多節點同時存取的高效能。同時在虛擬層的管理之下,也能達到線上擴充節點,以及線性效能增長的效果。

與採用叢集檔案系統的Scale-Out NAS相比,由於叢集檔案系統是以stripe方式,自動將每個檔案切割、分散到所有節點上存取,等同於所有節點的儲存空間被整合為一個超大型的RAID 0磁碟區,所以只要增加節點,並重新分配資料存取(Re-balance)就能輕易提高效能,管理者也無須介入太多。

而對於透過全域命名空間虛擬層運作的Scle-Out NAS來說,由於各節點的儲存空間仍是各自管理與配置,管理者必須清楚理解各節點的性能特性,並妥善將目錄與檔案分散配置到各節點上,必要時還得視各節點負載情況,在各節點間線上搬移資料,才能充分發揮出多節點的效能,管理者必須介入的作業相對多了許多。

這種透過虛擬層的Scale-Out也有其優勢,如較易實現分層儲存、沒有叢集檔案系統不易處理metadata的困擾等。而採用這類型Scale-Out架構的代表性產品,便是NetApp的Cluster Mode。

NetApp的DataONTAP Cluster Mode

NetApp的FAS與V系列儲存設備,過去都是採用傳統的雙主動控制器架構,不過NetApp的DataONTAP作業系統自8.0.1版起,便分為傳統雙主動控制器架構版的-7 mode版,與新的可提供多節點叢集架構的Cluster Mode版兩種版本。

透過Cluster Mode版的DataONTAP作業系統,可讓最多12組雙控制器NAS機頭組成叢集,也就是一共有24個控制器節點,節點間以10GbE彼此互連。DataONTAP的Cluster Mode版並不是典型的叢集檔案系統,但其仍能實現Scale-Out式擴展的關鍵,在於提供一個稱為「Vserver(virtual server)」虛擬層,來作為Client端與實體NAS控制器及磁碟裝置的中介。

Vserver是一種虛擬儲存裝置,每個Vserver都構成一個獨立的命名空間,其內掛載了1或多個磁碟區與1或多個邏輯介面(LIF),LIF則是動態分派的邏輯網路介面,每個LIF會對應到實體控制器上的實體網路埠(乙太網路或光纖通道)。

Vserver虛擬層的運作

Vserver可掛載來自不同節點的磁碟區(FlexVol類型的Volume),Client端透過CIFS、NFS或其他協定來連接LIF,便能存取該LIF所屬的Vserver內、來自不同節點的磁碟區,從而實現跨節點的資料存取。

當Client端以CIFS或NFS協定存取資料時,若資料不在連接的LIF所在實體網路介面所屬節點上時,則會透過節點間互連的10GbE網路進行跨節點存取。Vserver還能依照負荷的變化,自動或手動將LIF從高負載的實體網路埠轉移到較低負載的網路埠。

若能妥善的將Client端存取的磁碟空間,透過Vserver的中介分散到多個節點上,便能匯聚出相當高的效能。以NetApp在SPECsfs 2008測試中創下效能記錄時所用的組態為例,便是在1個24節點的叢集中建立1個Vserver,然後將每24個節點各自的磁碟區一同掛載到Vserver上,接合成一個單一命名空間,負責產生測試負載的Client端(36臺伺服器)則透過NFS協定來存取Vserver的磁碟區。

Cluster Mode下,每個叢集可允許建立超過1,000臺Vserver,由於Cluster Mode可允許不同等級、類型的控制器,混合組成叢集(包括高、中、低階的FAS或V系列控制器,只要作業系統版本相容即可),因此可依照控制器與控制器後端介接的磁碟櫃效能等級,分別建立不同的Vserve,提供給對效能要求各不相同的Client端使用。

另外由於Client端的存取路徑是透過Vserver與LIF的中介,而非直接存取底層的實體控制器,因此用戶可依照效能需求的變化,在後端不同效能等級的儲存裝置間線上搬移資料,而不會影響Client端的存取路徑,因而能靈活地依照任務需求的變化,調整儲存資源的分配。

由於Cluster Mode的Vserver命名空間,是由底層各節點的磁碟區接合而成,所以單一磁碟區的設定、組成方式與容量上限(40~100TB),均等同於傳統雙控模式下的磁碟區,因而DataONTAP既有的各式各樣附屬應用功能,也大都能在Cluster Mode下繼續使用。


相關報導請參考「Big Data 引爆 Scale-Out NAS風潮」


熱門新聞

Advertisement