全世界只需要三臺計算機

　　稀缺是由什么引起的？許多人會回答說，生產力的匱乏是稀缺性產生的關鍵因素；那么我們來看一個例子，60年前，許多著名的科學家和思想家認為一旦有高速計算機出現(xiàn)，全球的計算能力問題便可以由三臺計算機解決；但是今天，全球的計算機數(shù)量已經超過了幾十億臺，而人們的計算能力卻遠遠沒有得到完全滿足。生產力的提升會促進人們對更多資源的需求，稀缺性是永恒的難解難題與進步的動力。

　　同樣在今天，磁盤從1962年IBM實驗室中誕生時所擁有的28MB已經發(fā)展至TB級的存儲容量，但是數(shù)據(jù)存儲仍然是信息生產力跟上需求增長過程中的一項瓶頸。泛在化移動終端、數(shù)字傳感器與全新的信息存儲模式在存儲信息化技術出現(xiàn)之前是無法想象和預見的，而這些因素促使著數(shù)據(jù)在近年來不斷呈現(xiàn)指數(shù)級的增長模式，無論從海量數(shù)據(jù)存儲，或是數(shù)據(jù)訪問角度看，現(xiàn)有的存儲體系架構是難以支撐起這種海量非結構化數(shù)據(jù)的上層應用的。

　　所謂彈性存儲就是為了應對這種全新數(shù)據(jù)模型而產生的存儲體系架構方式，當然你也能將其稱為云存儲、大數(shù)據(jù)、軟件定義存儲、軟件定義數(shù)據(jù)中心……這些頻繁地出現(xiàn)在各種IT相關的報刊雜志上的術語對于每個IT經理人而言都不會陌生。

　　彈性存儲最早出現(xiàn)在1998年，為了給當時全球最快速的超級計算機集群（代號米拉）提供可靠而高效的基礎架構帶寬。米拉超算集群當時位于阿爾貢國家實驗室，由768,000顆IBM藍色基因內核集群構成。其中彈性存儲架構支持各類科學研究、氣象分析、地震預測和計算化學。當時的彈性存儲就具備了存儲虛擬化、高可用性、自動存儲分層和高效管理大規(guī)模超大尺寸文件的能力。

　　彈性存儲使得大量計算機并發(fā)通過存儲區(qū)域網絡（SAN）、IP網或混合網絡訪問同一組文件數(shù)據(jù)。計算機可以運行AIX這樣的專屬操作系統(tǒng)，或是Linux、Microsoft Windows等開放式操作系統(tǒng)。彈性存儲的額外功能包括存儲管理、信息生命周期管理、集中化監(jiān)控以及全局化命名空間內的共享文件系統(tǒng)。在設計之初，彈性存儲支持高性能工作負載環(huán)境。而在今天，其普遍安裝運用于大規(guī)模并發(fā)計算，支持包括氣象模型到颶風仿真、非關系型數(shù)據(jù)庫中的大數(shù)據(jù)商業(yè)智能分析、基因排序、數(shù)字媒體與可擴展性文檔服務等領域。這些高性能運算應用普遍服務于科研、金融、零售、數(shù)字媒體與政府管理等行業(yè)。

　　在擴展性方面，彈性存儲沒有任何限制，其可以跨越地域限制，連接起一個日不落的存儲帝國。當然彈性存儲也可以是只有單個存儲節(jié)點的分層存儲解決方案；兩個節(jié)點所組成的數(shù)據(jù)庫高可用性存儲平臺；抑或是上千節(jié)點構成的大規(guī)模計算應用，例如天氣預測模型。迄今為止最大的彈性存儲配置仍是米拉超算集群，由百萬計的計算內核和存儲節(jié)點構成。

　　日不落帝國的基礎：文件系統(tǒng)與應用程序接口

　　彈性存儲的文件系統(tǒng)構筑在包含文件系統(tǒng)與元數(shù)據(jù)的存儲設備之上。文件系統(tǒng)可以基于單塊磁盤或者存儲PB級數(shù)據(jù)的數(shù)千塊磁盤上。每個文件系統(tǒng)可以被集群內的所有節(jié)點存取訪問，因此從理論角度看，每一種文件系統(tǒng)都是沒有容量限制的。

　　應用程序則通過標準化的文件系統(tǒng)，例如POSIX接口存取文件。由于所有的存儲節(jié)點可以訪問所有的數(shù)據(jù)文件，集群內的任意節(jié)點可以并發(fā)讀取或更新同一組文件——從而使得應用程序可以便捷地快速擴展。彈性存儲使用字節(jié)范圍鎖、分布鎖以及日志方式確保文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性。這意味著支持標準化文件系統(tǒng)的應用程序不需修改就可以直接運行在彈性存儲的體系架構內。除了標準化接口，彈性存儲提供的擴展接口可以提供額外的應用程序功能，例如判斷文件在存儲池中的具體位置、創(chuàng)建文件克隆并管理空間分配。

　　無可比擬的性能、擴展性與管理控制

　　彈性存儲在性能方面的最大優(yōu)勢在于其給非結構化數(shù)據(jù)帶來了空前的I/O提升。這其中包括（1）信息的條帶化處理，將數(shù)據(jù)分布于不同節(jié)點的不同磁盤上；（2）不同文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊大小來匹配I/O性能所需；（3）利用特定算法與緩存來改善預讀與延后寫入操作；

　　在創(chuàng)建彈性文件系統(tǒng)過程中，原始存儲設備被預分配諸如NSD之類的文件系統(tǒng)，然后所有彈性存儲體系架構內的節(jié)點都可以通過TCP/IP或Infiniband存取該磁盤，進行數(shù)據(jù)遷移。彈性存儲中的智能軟件可以進一步提升存儲架構的整體性能，其功能通常包括I/O優(yōu)化、自動識別順序、逆序以及隨機I/O的存取模式。

　　彈性存儲的管理控制模式需要易于使用并和標準的文件系統(tǒng)管理方式一致，這樣才能對存儲體系架構的管理擴展至整個集群網絡。除了主要的集群監(jiān)控外，管理控制還需要包括標準文件系統(tǒng)、使用量、快照等管理控制。

　　彈性存儲的管理工具能夠簡化集群的工作任務。通過任意節(jié)點中發(fā)出一條簡單指令便可在整個集群范圍內執(zhí)行相應的文件系統(tǒng)操作。或者在更常見的方式下，客戶可以指定單獨的管理控制節(jié)點群，甚至單一授權登陸來對整個集群環(huán)境進行管理控制，從而提升整體存儲環(huán)境的安全性，防止產生誤操作。

　　同樣重要的是集群環(huán)境中的單臺節(jié)點在升級時需要保證整個文件系統(tǒng)在線狀態(tài)。目前的彈性存儲大多可以支持滾動升級，舉例來說，你可以在新的彈性存儲軟件版本發(fā)布時進行在線升級。

　　容量管理可以幫助管理員控制每個用戶或用戶組對集群文件系統(tǒng)的用量，并通過通常會附帶其中的報告系統(tǒng)產生用量報告，這對于需要計算單個用戶運營成本的應用環(huán)境會十分重要。而在更細顆粒度的單一文件系統(tǒng)中，管理員往往可以定義用戶或用戶組的文件系統(tǒng)樹形結構。

　　最后，簡單網絡管理協(xié)議（SNMP）接口可以使得整個系統(tǒng)通過網絡管理工具進行監(jiān)控。SNMP協(xié)議提供了彈性存儲架構中每個節(jié)點狀態(tài)信息，并且在意外事件發(fā)生后采取相應策略。例如當有新的文件系統(tǒng)裝載、節(jié)點發(fā)生故障或者某個文件系統(tǒng)的可用容量低于閾值。SNMP插件可以運行在跨平臺環(huán)境下，并且監(jiān)控整個異構環(huán)境。

　　永恒的數(shù)據(jù)存儲

　　彈性存儲體系架構能夠交付最苛刻環(huán)境對存儲可用性的要求。集群特性以及支持同步異步數(shù)據(jù)復制使得彈性存儲擁有無與倫比的容錯特性，在某個集群節(jié)點，甚至某個區(qū)域的存儲系統(tǒng)出現(xiàn)物理故障時，仍能夠保證持續(xù)數(shù)據(jù)訪問。

　　在彈性存儲集群內部，所有的節(jié)點都能夠訪問所有數(shù)據(jù)；在沒有限定數(shù)據(jù)私密性的前提下，所有集群的所有類型操作均可以經由集群內的任意節(jié)點完成；當然也可以通過策略、集群配置與許可證方式控制某些特定節(jié)點的操作類型。同時，集群存儲會持續(xù)監(jiān)控文件系統(tǒng)組件的健康程度，例如自動化監(jiān)測并釋放死鎖、對網絡狀況的監(jiān)控，以及修復元文件、保證數(shù)據(jù)一致性等。

　　對于人為錯誤，彈性存儲通過快照方式保護文件系統(tǒng)中的內容。快照可以用于在線備份，防止例如錯誤文件刪除、病毒侵入等所造成的文件丟失。并且在快照中，新的數(shù)據(jù)塊只有在文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)被刪除或修改時才會被創(chuàng)建，這樣可以節(jié)省大量的存儲空間。最后，快照會自動進行，數(shù)據(jù)會被直接存儲于現(xiàn)有的存儲池中，進一步簡化管理員的工作，并優(yōu)化存儲利用率。

　　海納百川，數(shù)據(jù)存儲的未來

　　自1998年發(fā)展至今，彈性存儲已經被運用于全球3,000多家企業(yè)，包括金融交易、生命科學、研究設計等各個領域。

　　彈性存儲的宗旨在于跨越傳統(tǒng)存儲廠商在存儲系統(tǒng)架構領域的限制，通過快速、自動且智能地擴展其存儲需求，支持完全異構的存儲系統(tǒng)，允許跨多個位置的企業(yè)存儲系統(tǒng)訪問任何類型的數(shù)據(jù)。相信在未來，存儲市場將不再是那些傳統(tǒng)廠商在封閉的系統(tǒng)控制器上的角逐，因為彈性存儲將如同海納百川那樣，聯(lián)接匯聚獨立的存儲系統(tǒng)，形成數(shù)據(jù)存儲的“大一統(tǒng)”。 

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本文標題：你所不知道的彈性存儲

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