云存儲(chǔ)自動(dòng)分層系統(tǒng)的部署及解決方案

人們的生活越來(lái)越離不開互聯(lián)網(wǎng)，近兩年云計(jì)算、云存儲(chǔ)在網(wǎng)上盛傳，的中最重要的莫過(guò)于自動(dòng)分層系統(tǒng)，不遠(yuǎn)的將來(lái)這些系統(tǒng)將幫助云存儲(chǔ)邁向主流，即將填補(bǔ)市場(chǎng)的空缺。

自動(dòng)分層系統(tǒng)(Automated Tiering System，ATS)可以在不同存儲(chǔ)層之間遷移數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的就會(huì)被遷移到靠上的存儲(chǔ)層，最終保存在某種固態(tài)盤(SSD)中。自動(dòng)分層系統(tǒng)有很多種，其中影響最小也是最安全的使用方式就是將其作為保存動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的緩存。

緩存類型的自動(dòng)分層系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)從傳統(tǒng)機(jī)械存儲(chǔ)中拷貝到基于高速內(nèi)存的緩存(RAM或者閃存固態(tài)盤)中。在這種拷貝模式中，自動(dòng)分層系統(tǒng)被用作一個(gè)大型的讀取緩存，幾乎不保留數(shù)據(jù)的唯一副本。即使當(dāng)他們通過(guò)緩存入站寫入的寫入加速器，保留唯一數(shù)據(jù)副本也僅僅需要幾分鐘的時(shí)間。在這些模式下，這些系統(tǒng)可以幫助云存儲(chǔ)技術(shù)為更主流的存儲(chǔ)要求提供服務(wù)。

云存儲(chǔ)系統(tǒng)也分為幾種形式。比較常見的一種是作為NAS存儲(chǔ)型的“價(jià)值層”，具有極高的成本效益和高度可擴(kuò)展性。但是這種成本效益和可擴(kuò)展性通常是以犧牲性能為代價(jià)的，使得基于云的存儲(chǔ)系統(tǒng)無(wú)法被更多地用于主流的存儲(chǔ)資源。很多用戶和提供商希望能夠更廣泛地部署云存儲(chǔ)，并利用自動(dòng)分層系統(tǒng)來(lái)填補(bǔ)這個(gè)空白。

然而，當(dāng)被用于更主流的用途時(shí)，云存儲(chǔ)系統(tǒng)將帶來(lái)一個(gè)挑戰(zhàn)，那就是他們通常是軟件解決方案，有時(shí)候采用了提供給用戶的通用硬件和磁盤驅(qū)動(dòng)器。這使得成本降低下來(lái)，因?yàn)閿?shù)據(jù)集被分布到多個(gè)類型的存儲(chǔ)硬件中?，F(xiàn)在主要的存儲(chǔ)制造商都將精力放在了交付用于他們一級(jí)存儲(chǔ)平臺(tái)的自動(dòng)分層系統(tǒng)上，在提升性能的同時(shí)控制住成本。然而一級(jí)存儲(chǔ)并不常用于云存儲(chǔ)部署中，而且主要的存儲(chǔ)制造商也都堅(jiān)持在他們的低端存儲(chǔ)系統(tǒng)中提供自動(dòng)分層系統(tǒng)技術(shù)，防止這些性能升級(jí)的系統(tǒng)影響到他們的一級(jí)存儲(chǔ)市場(chǎng)。

平衡性能差距和異構(gòu)存儲(chǔ)要求有一套來(lái)自致力于在外置存儲(chǔ)設(shè)備上交付自動(dòng)分層系統(tǒng)的存儲(chǔ)提供商的自動(dòng)分層系統(tǒng)解決方案。然后可以將這種解決方案放置于云存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的前端，不過(guò)這時(shí)候你可能要面對(duì)用戶或者應(yīng)用如何訪問(wèn)數(shù)據(jù)的一些挑戰(zhàn)。

自動(dòng)分層系統(tǒng)解決方案部署就緒之后，所有網(wǎng)絡(luò)傳輸都將通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)。自動(dòng)分層系統(tǒng)設(shè)備會(huì)對(duì)存儲(chǔ)傳輸進(jìn)行分析，然后根據(jù)它的訪問(wèn)特性，將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)塊保存在高速存儲(chǔ)層中——通常是RAM或者SSD，也可能是高速SAS。因?yàn)閷?duì)這些數(shù)據(jù)的讀取操作來(lái)自于高速存儲(chǔ)區(qū)，因此可以快速地交付給用戶或者應(yīng)用。

在基于NAS的云存儲(chǔ)中，有很多種應(yīng)用實(shí)例是要求有更高的性能。首先是安裝一個(gè)比傳統(tǒng)NAS成本更低、可擴(kuò)展性更高的NAS云存儲(chǔ)系統(tǒng);一個(gè)內(nèi)部私有云存儲(chǔ)系統(tǒng)。在這種應(yīng)用實(shí)例中，不可避免地需要比云存儲(chǔ)系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)交付更高的性能。向云存儲(chǔ)前端添加自動(dòng)分層系統(tǒng)往往可以解決大多數(shù)性能問(wèn)題。

第二個(gè)使用實(shí)例就是更經(jīng)典的“云存儲(chǔ)提供商”模式。如果一個(gè)提供商的某些用戶擁有一些突然變得非常動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，那么這些數(shù)據(jù)就可以被遷移到自動(dòng)分層系統(tǒng)中。盡管這些數(shù)據(jù)的大多數(shù)請(qǐng)求可能是從一個(gè)速度較低的連接訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)，但是1000個(gè)用戶的訪問(wèn)合起來(lái)就可能導(dǎo)致存儲(chǔ)方面的瓶頸。

大多數(shù)云存儲(chǔ)系統(tǒng)是“松散集群的”，這意味著單個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能會(huì)成為瓶頸，因?yàn)閿?shù)據(jù)并沒(méi)有像和緊密配對(duì)的集群一樣被分布到節(jié)點(diǎn)中。結(jié)果是，如果一個(gè)文件被頻繁訪問(wèn)，那么每次它只能從一個(gè)節(jié)點(diǎn)被讀取。解決方法就是，將這個(gè)文件拷貝到集群中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后改變應(yīng)用以了解還有誰(shuí)需要這個(gè)文件。除此之外，如果對(duì)這個(gè)文件的訪問(wèn)頻率降低下來(lái)，則需要找到這個(gè)文件的冗余副本并進(jìn)行刪除。在大多數(shù)情況下，最后一個(gè)步驟很少發(fā)生，這就導(dǎo)致大量的空間浪費(fèi)。這樣就要求存儲(chǔ)管理員付出更多額外的管理時(shí)間。

另外一個(gè)更簡(jiǎn)便且更有效的解決方案就是添加自動(dòng)分層系統(tǒng)。系統(tǒng)分層系統(tǒng)會(huì)將訪問(wèn)頻繁的文件(或者文件片段)遷移到RAM或者基于固態(tài)盤的緩存區(qū)中。然后，當(dāng)文件被頻繁訪問(wèn)的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)從高速存儲(chǔ)區(qū)提供這個(gè)文件。這種方法不需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行變動(dòng)(或者變動(dòng)有限)，當(dāng)文件被頻繁訪問(wèn)的時(shí)候可以被識(shí)別出來(lái)并遷移到高速存儲(chǔ)中。然后，隨著訪問(wèn)頻率降低，文件將被自動(dòng)遷移到緩存中。因此，存儲(chǔ)就變成可自主管理和自主調(diào)節(jié)的存儲(chǔ)。

自動(dòng)分層系統(tǒng)解決方案通常被用于加速高端NAS。這些系統(tǒng)已經(jīng)擁有高速磁盤子系統(tǒng)和多個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)連接。高端NAS被用于交付機(jī)械驅(qū)動(dòng)器所能提供的最佳性能。在更換整個(gè)存儲(chǔ)陣列之前，自動(dòng)分層系統(tǒng)往往被作為最后一種解決方法。

另一方面，NAS云存儲(chǔ)系統(tǒng)并不一定具有和傳統(tǒng)NAS相同的性能水平。正如前面所說(shuō)，重點(diǎn)往往是成本削減和可擴(kuò)展性，以犧牲性能為代價(jià)。隨著云存儲(chǔ)環(huán)境的擴(kuò)展——或者隨著云存儲(chǔ)被更多地用于主流應(yīng)用中，原始存儲(chǔ)性能的欠缺迫使存儲(chǔ)經(jīng)理考慮選擇更傳統(tǒng)的解決方案。他們可以考慮的選擇之一就是不限制存儲(chǔ)的自動(dòng)分層應(yīng)用。這兩種技術(shù)的結(jié)合將提供更高的性能，同時(shí)保持了成本和可擴(kuò)展性方面的優(yōu)勢(shì)。
 

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