白皮书-netapp敏睿数据基础架构

1、白皮书NetApp 公司高级技术2012 年 6 月 | WP-7162Larry Freeman摘要数据的增长给用户和公司带来了新的机遇，但却给 IT 组织的资源带来了沉重的负担。这种状况催生了一种新的基础架构，该架构提出了至能、至久和至极数据管理的全新理念。 一种旨在简化数据驱动型环境中的 IT 复杂性的这就是基础架构。目录1概述3数据驱动型环境3多少数据？32以数据为中心的 IT 视角43基础架构在 IT 环境中的作用44凭借灵活性加快速度55敏睿数据基础架构要素65.15.25.3至能数据管理7至久数据操作10至极数据扩展126总结14插图目录图 1) 每年 50% 的数据增长.3图

2、2) 数据增长拐点5图 3) 传统架构：孤岛式的分层.6图 4) 服务自动化和分析7图 5) 高效图 6) 虚拟.8分层9图 7) 无中断运行10图 8)数据安全11图 9) 集成数据保护11图 10) 无缝扩展12图 11)架构13图 12) 安全多租户13图 13) 敏睿数据基础架构1421概述1.1数据驱动型环境的数据环境就是一个由数据生产者和数据使用者的庞大网络。数据生产者生成他们自身的身体状况、经济、天气、当前交通状况等关乎他们生活中几乎每一方面（包括所用牙膏品牌）的数据。数据使用者吸纳这些数据，利用数据形成观点或制定某种切实可行的活动方案。在医疗领域，根据患者症状和具有的模式，数据

3、形成了结果。在金融领域，数据形成了影响商品和交付的趋势分析。在气候和交通密度等领域，详细数据的作用大到可以通过自然来拯救生命，而最低限度也至少能够通过交通疏导和分流缩短上下班时间。信息带来的好处驱使渴求信息，这种渴求反过来又促使想要数据，由此带来好处，数据激增因而进入快速循环。1.2多少数据？行业估计，基于服务器的企业数据将以每年 50% 的速度持续增长。放到企业环境中，这意味着企业数据中心操作员在这个十年之末管理的数据要比这个十年之初多 58 倍。图 1) 每年 50% 的数据增长。许多人可能会问：“IT 基础架构准备好应对这种急剧增长了吗？”对大多数人来说，回答都是响亮的一声“没有！”人们

4、常说认识到问题是找到解决办法的第一步。本着这种精神，如果您相信您的 IT 基础架构足够强大，能够应对这个十年余下几年中每年 50% 的数据增长，尽管增幅如此之大仍能满足用户需求，那就没有继续读下去的必要。但是，如果您担心组织的能力，下面的章节肯定颇有助益。本文余下章节将介绍数据驱动型环境如何影响 IT 组织，以及敏睿数据基础架构如何求。章节包括：和应对这些需以数据为中心的 IT 视角基础架构在 IT 环境中的作用凭借灵活性加快速度敏睿数据基础架构总结要素32以数据为中心的 IT 视角在过去 50 年，IT 已成为企业创新的推动。由于新的业务应用通过 IT 提供和实施，因此 IT 改变了日常工作

5、生活的方式，办公效率、桌面和电子邮件通信就是常见的例子。但是，现在形势有所改观。认识到数据转变成信息能够带来新的机遇，企业现在不断推动 IT 领域的创新。确定组织内数据的范围并寻找新的方法来获取这些数据不断推动企业发展，但却给 IT 资源带来日益沉重的压力。举个例子，过去企业确定特定应用，例如会计应用程序在 Oracle 数据库上运行。该业务部门会向 IT部门 ，确定所需的架构和资源。IT 部门会构建应用程序，经过几个月的测试后，将其部署到该业务部门。而今，IT 的作用已有很大不同。业务部门可能求助 IT 部门解决这样：“有客户服务，也有客户销售。希望将这两者结合起来，以某种方式创建一个系统，

6、客户何时开始发现因设备过时而产生。此外，还希望开发一个能够自动通知这些客户的系统，还要针对未回复通知的客户设计自动上报程序。”在本例中，没有现成的产品能够提供这种功能。IT 部门必须通过创新创建解决方案，可能包括商业、开源和专有编码的综合运用。面对如上述示例之类的情形，IT 部门开始重新审视自身的作用：更偏重于协助创新，而不是负责管理IT 资产。观察通过近期的形势注意到，IT 部门看来像是在努力使其设备摆脱管理的数据。自带设备 (BYOD) 就是一个这样的例子，另一个例子是公共云部署。IT 部门正从管理众多的服务器、网络交换机和阵列转变成管理数据吗？看来确实如此。在这一转变过程中，IT 领域逐

7、渐出现了两个细研究一下这两个词。：基础架构和灵活性。在下面的章节中，仔3基础架构在 IT 环境中的作用式是将基础架构当作使多人受益而由少数人管理的实体。交通、能源和机构等等都属于可以考虑一下常见的基础架构类型。在 IT 领域，最常见的情形是将基础架构视为网络基础架构。典型的 IT 网络 由一系列网络接口卡 (NIC)、主机总线适配器 (HBA)、交换机、路由器通过各式各样的布线。网络基础架构一旦实施，即可自行运行、自动调整，而且能够无限扩展。一段时间过后，随着推出更新更快的网络设备，可在不对用户造成中断的情况下进行必要的升级。网络基础架构是 IT的神经系统，任何中断的都设想。服务器虚拟化的发展

8、趋势给 IT 领域带来了第二种基础架构：服务器基础架构。物理服务器不再受缚于应用程序。通过实施虚拟化，应用程序可在不对用户造成中断的情况下，在物理服务器之间迅速迁移。使用这种新的服务器基础架构，现已能够进行服务器升级、负载平衡和无中断更换。第三种同时也是最后一种 IT 基础架构是基础架构，即数据基础架构。直到最近，还一直存在技术限制，因而无法创建支持自动化管理、无中断操作和无缝数据增长的基础架构。但是，新一代的数据存储软硬件正逐渐改变这种局面。现在可以设想一下，在 IT 环境中部署具备至能、至久和至极特性的敏睿数据基础架构。44凭借灵活性加快速度问题：“IT 基础架构准备好应对这种急剧增长了吗

9、？”接下来可能还会回想一下本文前面问：“如果没有，会发生什么情况呢？”业务拐点是指导致公司、行业或领域的发展发生显著变化的事件。可将拐点视为一个转折点，该点的显著变化。 el 创始人之一 Andy Grove 称拐点是：“改变过后会出现正面或式的事件。”思维和行为方的数据增长最终会导致业务拐点的出现。如果您现在举步维艰，无力跟上数据增长，无法提供公司需要的数据服务，那么实际上可能已经过了拐点。图 2) 数据增长拐点。但是，如果实施具备至能、至久和至极特性的敏睿数据基础架构，就能帮助组织将数据用作取得成功的助推器。在下一节中，介绍敏睿数据基础架构的特性。55敏睿数据基础架构数十年来，一直以孤岛的

10、形式部署个、为电子邮件部署一个 每个要素资源 为财务应用程序部署一个孤岛基于满足其要求所需的不同孤岛、为工程设计部署一技术和功能。随着时间的推改进了孤岛内的功能，开始是 SAN 和 NAS，然后是共享，但如图 3 中所示，数移，据仍锁定在其层或孤岛中。图 3) 传统架构：孤岛式的分层。尽管图 3 中的模型采用了当时的最佳技术，但数据的位置并不总是最理想的，或者这些数据的成本并不总是最低。事实证明，随着数据和应用程序的扩展，管理也变得非常麻烦。所有数据库都属于第 1 层吗？第 2 层用户文件的增长会容器的限制吗？我能否使用额外第 3 层中的部分容量来托管新应用程序，但仍维持在所需的服务级别？所有

11、这些问题都表明，需要以新的方式思考存数据。于是又回到基础架构和灵活性的探讨。如前所述，敏睿数据基础架构强调三大要素：至能、至久和至极。在这些要素中，九项特定技术共同构成基础架构的基础，支持基础架构根据 IT 部门和组织的需求轻松调整。在本节余下部分，三个要素中的每个要素进行更为详细的介绍，并说明支持这些要素的九项技术。对这65.1至能数据管理敏睿数据基础架构的第一大要素（或许也是最基础的技术）是至能数据管理。如果不能自动部署、调整和控制数据位。特性，就不能称基础架构是真正的灵活。人为干预必须保持最少，策略实施必须摆在首在数据让创建增长、复杂性倍增的时代，至能不是一种选择而是一项要求。实例数量大

12、达到成百上千，这、建立对和性能瓶颈等日常操作变得越发的。NetApp 通过基于策略的管理简化了这种复杂性。定义符合数据特性的少数几个策略后，可将应用程序分配给制定的策略。除非存在不符合策略的情况，否则无需进行任何人工干预。由于消除了日常任务而仅根据需要进行管理，因此 IT可将其工作重心从操作转向创新。下面几节介绍支持至能数据管理的三项 NetApp 技术：服务自动化和分析、高效和虚拟池化。服务自动化和分析随着 IT 部门支持的数据从数 TB 增长到数 PB，自动化变得越来越重要。即使基础架构在扩展，您也需要缩短执行日常管理任务所用的时间，而且也需要让每个全职员工管理TB 的数据。借助改进的流解

13、决方案，IT只需点击一下按钮即可管理一切。图 4) 服务自动化和分析mand 管理NetApp是为使 NetApp成为物理、虚拟和云环境下的最佳解决方案而专门设计的产品系列。具体来说，mand Unified Manager 将 Proviing Managrotection Manager 和mand Unified Manager 界面，您可Operations Manager 的功能整合到一个用户界面中。通过定义服务级别和基于策略的工作流，来自动执行敏睿数据基础架构的配置和保护。mand Insight，它包含能够直观呈现端到端基础架构的模块，可帮助您优化 mand Insight，您可

14、优化性能、规划容量要求，并确保按服务级别交付服另一个重要组件是 数据基础架构。利用务。mand 凭借以下功能的综合优势，从其他解决方案中脱颖而出，被行业领先的解决方案：通过灵活的企业级进行容量规划和容量管理利用成本进行成本分摊7持续的资源发现和服务路径验证，最大限度地提高资源利用率，例如资源回收与 IT 服务管理 (ITSM) 和配置管理数据库 (CMDB) 相集成，以满足 IT 基础架构库 (ITIL) 要求端到端直观呈现多供应商和多协议环境高效高效是许多人争论的话题，接下来花点时间谈谈 NetApp 的方法有何不同。对来说，高效不是一项功能，而是一种方式。它寻求的是一种经久不衰的技术设计方

15、法，目的是利用一切可能的机会降低每 GB 数据的成本。图 5) 高效例如，系统设计成利用低成本的 SATA 驱动器，并且对这些驱动器进行了性能加速和可靠性配置。这与其他系统可做的非常不同。还采用了多种数据精简技术，包括主级重复数据删除、数据压缩等等。数据精简技术多种多样，可减少磁盘上和通过网络传输的数据量。最后，创建的副本数也会减少。最大的一个数据基础架本推动是，每次为数据创建主副本时，也会为该数据创建大约 20 到 25 个副本，包括测试和开发副本、备份副本和恢复副本。这些是完整的数据副本，都需要占用原始。若能通过将其中任何副本作为“虚拟”副本提供给应用程序进而将其消除，便可降低成本。是一种

16、思维方式，在敏睿数据基础架构中极其重要。容量增长不能耗尽 IT高效。千方百计地降低每 GB 有效数据的成本。虚拟分层创建数据之后，其价值会随时间发生显著变化。每个管理员都这样的困境：尽力确定何时将数据到适当的介质上，以便最大限度地降低成本，但所需性能不受影响。在计算史上，为了解决该问题，人们进行了许多尝试。其中，有些尝试未能推广采用，分层管理 (ILM) 就是两个例子。管理 (HSM) 和信息生命周期虚拟频繁分层通过“趁热提供数据”解决了这些尝试中存在。“趁热提供数据”意味着即时发现的数据，并及时地将其到性能最高的介质。其他分层形式取决于延迟的迁移，如果在数据到达性能更高的层时已经不再需要这些

17、数据，就会在基础架构中耗费不必要的能源，这样延迟的迁移就会降低分层的价值。8图 6) 虚拟分层与此相反，虚拟分层在不移动数据的情况下，将热数据到高性能。该过程不是数据迁移，无论何时创建数据块副本，热块都仍在硬盘介质上。这种数据方法意味着无需执行直接在层之间移动数据的其他方法所需的额外磁盘 I/O 操作。当闪存上热数据的活动呈下降趋势时，数据块变冷，非活动数据块直接由新的热数据块覆盖。同样，不需要移动任何数据。这种非数据迁移方法非常高效，避免了浪费的磁盘 I/O 操作，同时仍可以利用重复数据删除和精简配置等高效功能。95.2至久数据操作三大要素中的第二个是至久数据操作。近来删除的数据并不多，原因

18、有以下几点。首先，许多应用需要长期趋势分析，根据您的行业（例如医疗）规定，可能会强制要求长期保留数据。其次，长期以来的实践证明，所有数据比花时间分析应删除的数据更具成本效益。实际上这可能是件好事，因为现已开发出新的算法来挖掘数据，在数据海洋中寻找常用数据。这些趋势意味着绝大多数数据的保留时间最终会比设备长好几倍。通常，阵列技术更新需要花费很长时间迁移数据、执试和重新同步，最终应用程序才会在新硬件上运行。这样做效率非常低、耗时很长而且成本极高。但是睿数据基础架构而言，如果数据具有性，那么基础架构也应如此。升级和更换不应要求停机或执行复杂的迁移和测试。接下来介绍支持至久数据操作的 NetApp 技

19、术。无中断运行敏睿基础架构意味着多个业务关键型应用共享底层基础架构资源。因此，为日常法已经成为过去。计划数据中断的做图 7) 无中断运行NetApp DataMotion 可在不影响客户端应用可用性的情况下，在基础架构中实现真正的数据移动。这对于、技术更新和升级等生命周期管理任务，因为这些活动历来要求计划中断，会影响提供持续数据的能力。由于移动数据时也可对其进行容量等操作。，因此无需中断系统和业务即可执行工作负载平衡、技术更新和添加10数据安全您的组织和数据正在经历一场技术、业务需求和一起出现的完美风暴。您的用户想要不受限制的最新信息，而且不介意为此走捷径。在目前的无中断业务环境中，员工甚至可

20、能会将公司数据到个人要求。智能及其他移动设备上。NetApp数据安全技术将帮助您满足保护数据的图 8)数据安全采用基于角色的控制 (RBAC)，帮助防止首先，阵列。其次，使用Sophos 或 McAfee 防引擎，提供板载防保护。最后，通过使用粒度加密，您可防止同一公司内承担某项工作职能的其领域以外的数据。例如，市场不能会计部门的文件。集成数据保护高效操作要求您尽量自动执行一切操作，以便消除管理任务。集成数据保护就是其中一个方面。数据保护需要尽可能做到“一劳永逸”。应该无需持续调整架构、存储系统和保护策略，即可满足服务级别协议的要求。您将能够做到一劳永逸，在基础架构级别设置策略和保护组合之后，

21、不必随环境的不断变化管理保护。图 9) 集成数据保护无论是提供本地可用性的应用集成，还是为备份和恢复提供网络高效和高效磁盘，亦或是采用完全相同的格式得以长期保留，这一原则都适用。为了应对需要不断增长和变化来满足业务需求的环境，这一水平的自动化能力变得越来越重要。115.3至极数据扩展最后的第三大要素是“至极”：至极数据扩展。对来说，至极意味着通过扩展甚至能够满足最大客户的需求。当然，在卷中的 TB 数或集群中的节点数等方面存在严格限制，但是这些限制超出了绝大多数客户的要求。对于接近限制的客户，接下来介绍支持至极数据扩展的技术。会努力持续拓宽这些限制，以便始终超前于客户。无缝扩展敏睿基础架构必须

22、在性能、容量和操作多个方面扩展，即必须能够高效扩展，而无需增加管理环境的人数，而且不会影响性能。NetApp 始终都能通过增加模块高效地纵向扩展，而对于竞争对手的架构，只要工作负载增长超过专门（且非）系统的架构，通常都需要进行叉车式升级。图 10) 无缝扩展随着 Data ONTAP 8 的推出，现在提供终极无缝扩展能力：对于技术和企业应用，能够在 NAS和 SAN 环境中横向扩展性能和容量。NetApp 无限卷就是无缝扩展的一个例子。无限卷支持需要在一个可扩展的库中数十 PB 数据、集成数据保护、多租户、和数十亿个文件的组织。借助无限卷，客户的所有企业功能（包效应用集成和横向扩展）都不会受到

23、影响。Data ONTAP 提供了可扩展性和企业功能，便于客户从小规模入手，然后在一个 Data ONTAP 集群中渐进扩展。架构NetApp 首创了多协议系统，每个 FAS 或 V 系列系统都支持光纤通道 (FC)、以太网光纤通道(FCoE)、iSCSI、网络文件系统 (NFS) 和通用ernet 文件系统 (CIFS) 协议。超过 98% 的客户已证来运行多个协议，大多数客户都会这样做。多协议曾经与架构同义，支持多个协议的能力现已成为所有现代化系统的筹码。但是，自从十多年前开始提供多协议支持以来，NetApp 不断提高的真正优势是在架构级别，而非阵列级别。架构的门槛。架构意味着，当您需要I

24、/O 或 I/O 与成本组合以满足不同应用和换的方法。需求时，不必采用即拆即12图 11)架构您可以通过使用单个架构而非需要细分为较小部分的多阵列方法来提高利用率。能够在一个架构中处理多种工作负载，部署多种技术方案，这样您就可以灵活地应对变化，因为无论现在的要求是什么，它们在未来 12 到 18 个月内都会再次发生变化。卓越的功能与大规模扩展能力相结合在业内史无前例。通过这种结合，NetApp 能够采用一套通用的工具、流兼容硬件，提供最佳解决方案来处理最广泛的工作负载。安全多租户安全多租户 (SMT) 将虚拟化到更高水平，架起了通往云计算的桥梁。SMT 可在虚拟化环境中对租户进行安全，便于在典

25、型 IT 基础架构中的多个应用程序和层之间广泛共享资源。SMT 在服务提供商模型中也能起到很好的作用，可在虚拟化共享基础架构中分离客户。图 12) 安全多租户SMT 会为图 12 中所示的三个示例应用程序（租户）分别创建区域或虚拟孤岛。Cisco、并达到了服务级别。只作用。NetApp 和 VMware 各自提供独特的功能，在每一层对每个租户进行了安全有 Cisco、NetApp 和 VMware 提供的 SMT 能够从服务器到起到端到端的SMT 可在共享基础架构中实现安全，以便用户共享和节省资源。SMT 通过服务质量 (QoS) 和移动性提高了灵活性。服务器、和网络资源可快速且无中断地在租户之间移动。应用、业务部门或客户的资源可扩展或缩减，为每个租户提供动态服务。组织能够快速应对业务需求，进而将 IT 从支出转变成了资产。136总结如图 13 中所示，充当 IT 应用服务器与这些服务器创建和使用的数据之间的桥梁。在通过基于策略的