主存優(yōu)化及部署

市場(chǎng)上并不缺少提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率的新技術(shù)，然而這些新技術(shù)絕大多數(shù)都是關(guān)注備份和存檔的，而非主存儲(chǔ)。但是，當(dāng)企業(yè)開始進(jìn)行主存儲(chǔ)數(shù)據(jù)縮減時(shí)，對(duì)他們來說，了解主存儲(chǔ)優(yōu)化所要求的必要條件十分重要。主存儲(chǔ)，常常被稱為1級(jí)存儲(chǔ)，其特征是存儲(chǔ)活躍數(shù)據(jù)――即經(jīng)常被存取并要求高性能、低時(shí)延和高可用性的數(shù)據(jù)。

主存儲(chǔ)一般用于支持關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用，如數(shù)據(jù)庫(kù)、電子郵件和交易處理。大多數(shù)關(guān)鍵應(yīng)用具有隨機(jī)的數(shù)據(jù)取存模式和不同的取存要求，但它們都生成機(jī)構(gòu)用來運(yùn)營(yíng)它們的業(yè)務(wù)的大量的數(shù)據(jù)。因此，機(jī)構(gòu)制作數(shù)據(jù)的許多份拷貝，復(fù)制數(shù)據(jù)供分布使用，庫(kù)存數(shù)據(jù)，然后為安全保存?zhèn)浞莺痛鏅n數(shù)據(jù)。絕大多數(shù)數(shù)據(jù)是起源于主數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)存在的時(shí)間增加，它們通常被遷移到二級(jí)和三級(jí)存儲(chǔ)保存。因此，如果機(jī)構(gòu)可以減少主數(shù)據(jù)存儲(chǔ)占用空間，將能夠在數(shù)據(jù)生命期中利用這些節(jié)省下來的容量和費(fèi)用。換句話說，更少的主存儲(chǔ)占用空間意味著更少的數(shù)據(jù)復(fù)制、庫(kù)存、存檔和備份。試圖減少主存儲(chǔ)占用空間存儲(chǔ)管理人員可以考慮兩種減少數(shù)據(jù)的方法：實(shí)時(shí)壓縮和數(shù)據(jù)去重。直到不久前，由于性能問題，數(shù)據(jù)壓縮一直沒有在主存儲(chǔ)應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。然而，Storwize等廠商提供利用實(shí)時(shí)、隨機(jī)存取壓縮/解壓技術(shù)將數(shù)據(jù)占用空間壓縮15:1的解決方案。更高的壓縮率和實(shí)時(shí)性能使壓縮解決方案成為主存儲(chǔ)數(shù)據(jù)縮減的可行的選擇。在備份應(yīng)用中廣泛采用的數(shù)據(jù)去重技術(shù)也在被應(yīng)用到主存儲(chǔ)。目前為止，數(shù)據(jù)去重面臨著一大挑戰(zhàn)，即數(shù)據(jù)去重處理是離線處理。這是因?yàn)榇_定數(shù)量可能多達(dá)數(shù)百萬的文件中的多余的數(shù)據(jù)塊需要大量的時(shí)間和存儲(chǔ)處理器做大量的工作，因此非?；钴S的數(shù)據(jù)可能受到影響。當(dāng)前，推出數(shù)據(jù)去重技術(shù)的主要廠商包括NetApp、Data Domain和OcarinaNetworks。

零性能影響與備份或存檔存儲(chǔ)不同，活躍數(shù)據(jù)集的性能比能夠用某種形式的數(shù)據(jù)縮減技術(shù)節(jié)省的存儲(chǔ)容量更為關(guān)鍵。因此，選擇的數(shù)據(jù)縮減技術(shù)必須不影響到性能。它必須有效和簡(jiǎn)單;它必須等價(jià)于“撥動(dòng)一個(gè)開關(guān)，就消耗更少的存儲(chǔ)”?；钴S存儲(chǔ)縮減解決方案只在需要去重的數(shù)據(jù)達(dá)到非活躍狀態(tài)時(shí)才為活躍存儲(chǔ)去重。換句話說，這意味著實(shí)際上只對(duì)不再被存取但仍保存在活躍存儲(chǔ)池中的文件――近活躍存儲(chǔ)級(jí)――進(jìn)行去重。去重技術(shù)通過建議只對(duì)輕I/O工作負(fù)載去重來避免性能瓶頸。因此，IT基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組件的存儲(chǔ)沒有得到優(yōu)化。數(shù)據(jù)庫(kù)排在關(guān)鍵組件清單之首。由于它們是1級(jí)存儲(chǔ)和極其活躍的組件并且?guī)缀跏冀K被排除在輕工作負(fù)載之外，去重處理從來不分析它們。因此，它們?cè)谥鞔鎯?chǔ)中占據(jù)的空間沒有得到優(yōu)化。另一方面，實(shí)時(shí)壓縮系統(tǒng)實(shí)時(shí)壓縮所有流經(jīng)壓縮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致節(jié)省存儲(chǔ)容量之外的意外好處：存儲(chǔ)性能的提高。當(dāng)所有數(shù)據(jù)都被壓縮時(shí)，每個(gè)I/O請(qǐng)求提交的數(shù)據(jù)量都有效地增加，硬盤空間增加了，每次寫和讀操作都變得效率更高。實(shí)際結(jié)果是占用的硬盤容量減少，總體存儲(chǔ)性能顯著提高。主存儲(chǔ)去重的第二個(gè)好處是所有數(shù)據(jù)都被減少，這實(shí)現(xiàn)了包括數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)的容量節(jié)省。盡管Oracle環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮可能造成一些性能問題，但迄今為止的測(cè)試表明性能提高了。另一個(gè)問題是對(duì)存儲(chǔ)控制器本身的性能影響。人們要求今天的存儲(chǔ)控制器除了做伺服硬盤外，還要做很多事情，包括管理不同的協(xié)議，執(zhí)行復(fù)制和管理快照。再向這些功能增加另一個(gè)功能可能會(huì)超出控制器的承受能力――即使它能夠處理額外的工作負(fù)載，它仍增加了一個(gè)存儲(chǔ)管理人員必須意識(shí)到可能成為潛在I/O瓶頸的過程。將壓縮工作交給外部專用設(shè)備去做，從性能問題中消除了一個(gè)變數(shù)，而且不會(huì)給存儲(chǔ)控制器造成一點(diǎn)影響。

高可用性許多關(guān)注二級(jí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)縮減解決方案不是高可用的。這是由于它們必須立即恢復(fù)的備份或存檔數(shù)據(jù)不像一級(jí)存儲(chǔ)中那樣關(guān)鍵。但是，甚至在二級(jí)存儲(chǔ)中，這種概念也逐漸不再時(shí)興，高可用性被作為一種選擇添加到許多二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)中?？墒?，高可用性在主存儲(chǔ)中并不是可選的選項(xiàng)。從數(shù)據(jù)縮減格式(被去重或被壓縮)中讀取數(shù)據(jù)的能力必須存在。在數(shù)據(jù)縮減解決方案中(其中去重被集成到存儲(chǔ)陣列中)，冗余性是幾乎總是高可用的存儲(chǔ)陣列的必然結(jié)果。在配件市場(chǎng)去重系統(tǒng)中，解決方案的一個(gè)組件以數(shù)據(jù)的原始格式向客戶機(jī)提供去重的數(shù)據(jù)。這個(gè)組件就叫做讀出器(reader)。讀出器也必須是高可用的，并且是無縫地高可用的。一些解決方案具有在發(fā)生故障時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器上加載讀出器的能力。這類解決方案經(jīng)常被用在近活躍的或更合適的存檔數(shù)據(jù)上;它們不太適合非常活躍的數(shù)據(jù)集。多數(shù)聯(lián)機(jī)壓縮系統(tǒng)被插入系統(tǒng)中和網(wǎng)絡(luò)上，放置(邏輯上)在交換機(jī)與存儲(chǔ)之間。因此，它們由于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施級(jí)上幾乎總是設(shè)計(jì)具有的高可用性而取得冗余性。沿著這些路徑插入聯(lián)機(jī)專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)了不需要IT管理人員付出額外努力的無縫的故障切換;它利用了已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上所做的工作。

節(jié)省空間部署這些解決方案之一必須帶來顯著的容量節(jié)省。如果減少占用容量的主存儲(chǔ)導(dǎo)致低于標(biāo)準(zhǔn)的用戶性能，它沒有價(jià)值。主數(shù)據(jù)不具有備份數(shù)據(jù)通常具有的高冗余存儲(chǔ)模式。這直接影響到總體容量節(jié)省。這里也有兩種實(shí)現(xiàn)主數(shù)據(jù)縮減的方法：數(shù)據(jù)去重和壓縮。數(shù)據(jù)去重技術(shù)尋找近活躍文件中的冗余數(shù)據(jù)，而能取得什么水平的數(shù)據(jù)縮減將取決于環(huán)境。在具有高冗余水平的環(huán)境中，數(shù)據(jù)去重可以帶來顯著的ROI(投資回報(bào))，而另一些環(huán)境只能取得10%到20%的縮減。壓縮對(duì)所有可用數(shù)據(jù)都有效，并且它在可以為高冗余數(shù)據(jù)節(jié)省更多的存儲(chǔ)容量的同時(shí)，還為主存儲(chǔ)應(yīng)用常見的更隨機(jī)的數(shù)據(jù)模式始終帶來更高的節(jié)省。實(shí)際上，數(shù)據(jù)模式冗余度越高，去重帶來的空間節(jié)省就越大。數(shù)據(jù)模式越隨機(jī)，壓縮帶來的空間節(jié)省就越高。