1、概述

Isilon是EMC收購的NAS集群產(chǎn)品，其最大的特點在于可以進行線性擴展。隨著節(jié)點數(shù)目的增加，Isilon的性能可以線性增長。在大數(shù)據(jù)時代，和傳統(tǒng)的Scale?Up存儲相比，Isilon是一款很具競爭性的存儲產(chǎn)品。

2、Cluster?Storage存儲結(jié)構(gòu)

2.1Cluster?Storage分類

Clustered?Storage?architectures?are?changing?the?rules?of?how?data?is?stored?and?accessed。

Isilon在很早就提出了新的存儲體系結(jié)構(gòu)Cluster?Storage，這是Isilon對存儲體系結(jié)構(gòu)的一種分類：

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與DAS、NAS和SAN都有別，Cluster?storage可以被分為如下三種解決方案：

u2-way熱備結(jié)構(gòu)的集群

uNAS集群（Namespace?Aggregation）

u分布式集群存儲（Distributed?Cluster?Storage）

2.2?2-way熱備結(jié)構(gòu)的集群

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2-way熱備結(jié)構(gòu)的集群實際上就是雙機熱備的方式，這種集群的主要目的是為了提高設備的高可用，采用了全冗余手段，NAS廠商往往將這種技術(shù)稱之為“2-way?Clustering”。2-way?clustering主要是為了提高設備的可用性，因此單個設備的體系結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)是一致的。

這種架構(gòu)與生俱來的特點限制了系統(tǒng)的性能以及可擴展性，小的文件系統(tǒng)容量、管理的復雜性以及相關(guān)高昂的HA軟件費用都是該技術(shù)推廣的主要障礙。隨著信息量的爆炸式增長，這種解決方案將不會滿足企業(yè)未來發(fā)展的需求。

2.3NAS集群（Namespace?aggregation）

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NAS集群可以向外提供一個相同的目錄樹，這樣便于存儲的管理。這樣的解決方案完全是一個基于軟件的解決方案。在這種解決方案中，每個存儲節(jié)點智能訪問所屬的存儲空間，不能對其他的存儲空間進行訪問。

2.4?Distributed?Clustered?Storage?(DCS)

這種解決方案就是Isilon提出的OneFS方案。這種方案是在N-way熱備冗余和NAS集群的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。

這種方案與2-way方案相比，在冗余度上實為最佳冗余，與NAS集群系統(tǒng)相比，DCS系統(tǒng)中的節(jié)點可以訪問所有的存儲空間，而NAS集群中的節(jié)點只能訪問所屬的存儲空間。DCS內(nèi)部的軟件可以使得所有的節(jié)點對稱分布，因此，這個集群系統(tǒng)可以構(gòu)成同一的整體，每個節(jié)點都獨立運行自己的軟件，與其他的節(jié)點能夠互相通信，傳輸對方需要的文件。由于集群中的每個節(jié)點都是相互聯(lián)系的，因此，每個節(jié)點都知道其他節(jié)點的所有事情，正因為這樣的一個特性，distributed?clustered?storage才能提供最高級別的高可用、高可靠和高度的聚合吞吐量。

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Cluster?Storage三種方案比較總結(jié)：

2-way熱備結(jié)構(gòu)	文件存儲在一個存儲空間中，這種結(jié)構(gòu)主要是用作高可用的
NAS集群	向外提供統(tǒng)一的文件樹，但是每個集群節(jié)點只能訪問所屬的存儲空間
Distributed?clustered?storage（clustered?storage?with?DFS）	向外提供統(tǒng)一的文件樹，每個集群節(jié)點之間都可以互相通信，每個節(jié)點都知道其他節(jié)點的操作，提供系統(tǒng)的高可用。

2.5?Cluster?Storage三種解決方案比較

Isilon的解決方案具備如下幾個方面的特點：

u對稱均衡的集群結(jié)構(gòu)

u可升級的分布式文件系統(tǒng)

u與生俱來的高可用特性

u單一便捷的管理方法

u線性可升級的特性

u企業(yè)級存儲要求

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三種cluster?storage集群方案在這些方面的比較如下：

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3、Isilon集群存儲

3.1Isilon的多層體系存儲解決方案

Isilon提供多層體系結(jié)構(gòu)的存儲解決方案，在應用層其提供了數(shù)據(jù)遷移軟件SyncIQ，可以完成基本的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)歸檔任務。在SyncIQ的下方為OneFS分布式文件系統(tǒng)，另外Isilon還提供了系列工業(yè)級的存儲硬件。下圖描述了Isilon存儲解決的體系結(jié)構(gòu)：

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Isilon的存儲解決方案中的軟件體系架構(gòu)如下：

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u在應用層的軟件為SyncIQ?Replication?Software，該軟件的主要作用是用來進行數(shù)據(jù)遷移，應用于數(shù)據(jù)的遠程容災、數(shù)據(jù)信息生命周期管理以及近線或者遠程數(shù)據(jù)備份。該軟件是文件級的數(shù)據(jù)遷移操作。

u在應用軟件的下面是解決方案的核心軟件OneFS分布式文件系統(tǒng)。該軟件主要由以下幾大模塊構(gòu)成：

AutoBalance：該模塊的作用是自動平衡集群節(jié)點的數(shù)據(jù)分布。

FlexProtect-AP：該模塊的作用是完成數(shù)據(jù)保護等方面的工作，為系統(tǒng)提供高可用的保障

SmartConnet：該模塊的作用是平衡客戶端連接集群節(jié)點，使系統(tǒng)的性能達到最優(yōu)化

SmartRead：該模塊是一個讀操作的一個智能算法

WebAdmin：這是一個簡單的，基于Web的管理工具

3.2Isilon?IQ的產(chǎn)品線

Isilon?IQ產(chǎn)品線的性能和容量之間的關(guān)系如下：

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3.3?Isilon?IQ產(chǎn)品主要特性

下面對Isilon?IQ產(chǎn)品的一些主要特性進行歸納。

3.3.1可擴展的分布式文件系統(tǒng)

Isilon集群存儲的核心部分是OneFS，這是一個具有專利保護的文件系統(tǒng)。他由傳統(tǒng)意義上的三層功能構(gòu)成：文件系統(tǒng)、卷管理和RAID。

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OneFS提供了大存儲空間的管理、快速的文件訪問、內(nèi)嵌的高可用、簡便的擴容能力、10GB/s的數(shù)據(jù)吞吐量以及數(shù)百T的存儲容量，所有這些功能都來自一個網(wǎng)絡文件系統(tǒng)。

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OneFS獨特的條帶化文件分布式對傳統(tǒng)一個設備中數(shù)據(jù)的條帶化分布的一種改進。OneFS為每個存儲節(jié)點提供了整個文件系統(tǒng)的布局信息，并且讓每個節(jié)點知道文件或者文件的部分存儲在什么地方。

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3.3.2均衡對稱的體系結(jié)構(gòu)

每個Isilon?IQ集群由3到96個節(jié)點構(gòu)成，每個節(jié)點由磁盤、存儲服務器、CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡，每個節(jié)點都封裝在緊湊的2U機箱中。ISilon?IQ節(jié)點能夠自動的一起工作，利用集體的力量將單個一體化的存儲變得強大，并且這個系統(tǒng)能夠容忍系統(tǒng)中的任何硬件部件損壞，包括磁盤、交換機甚至于整個節(jié)點。

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在一個完全分布式的體系結(jié)構(gòu)中，讓集群系統(tǒng)中的所有節(jié)點都同步的工作是由難度的。Isilon?IQ利用了千兆以太網(wǎng)或者是低延遲的InfiniBand實現(xiàn)了節(jié)點之間的互連。通過該互連可以實現(xiàn)同步以及內(nèi)部操作。這樣就允許節(jié)點與節(jié)點之間共享信息，也就達到了每個節(jié)點都能知道其他節(jié)點操作的目的。

Isilon?IQ系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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在Isilon?IQ集群存儲中的每個節(jié)點都能執(zhí)行讀寫請求，并且每個節(jié)點都能代表整個文件系統(tǒng)，所有的節(jié)點在集群中都是平等的，所以，這個系統(tǒng)是完全均衡對稱的，避免了層次與固有的性能瓶頸。

3.3.3與生俱來的高可用性

保證數(shù)據(jù)的完整性，避免單點故障的唯一可行的辦法是將所有節(jié)點構(gòu)成平等對稱的集群。由于Isilon?IQ中的每個節(jié)點都是平等的，每個節(jié)點都可以處理來自AS端的讀寫請求，能夠為AS提供服務，因此，當系統(tǒng)中的某個節(jié)點宕掉，其他的任何節(jié)點都可以完成任務，這樣就避免了單點故障。

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Isilon?IQ支持多節(jié)點故障。采用Isilon?IQ系統(tǒng)，用戶可以經(jīng)受得住多塊磁盤或者整個節(jié)點失效，而不影響數(shù)據(jù)完整的訪問。OneFS的獨特FlexProtect-AP（OneFS中用于數(shù)據(jù)保護的模塊）特性利用了ReedSolomon?ECC（error?correction?code）編碼、奇偶條帶分布以及文件條帶鏡像辦法。這些策略都可以被設置成任何級別，包括：cluster，directory，sub-directory，或者individual?file?level。在Isilon系統(tǒng)中，所有文件被條帶化的存儲到各個節(jié)點中，不會有單個節(jié)點存儲100%的文件信息，如果一個節(jié)點發(fā)生故障，集群中的其他節(jié)點仍然可以將100%的文件發(fā)送出去，而不需要中止服務。用戶可以針對自己的需求任意的改變某個數(shù)據(jù)的保護級別。

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在多種文件級別上，用戶可以設置數(shù)據(jù)保護方法，不同的數(shù)據(jù)保護方法具有不同的算法復雜度和數(shù)據(jù)可用性，這些都可以由用戶來設置，下圖描述了用戶設置數(shù)據(jù)保護的方法：

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目前，Isilon系統(tǒng)可以支持“n+4”模式，也就是系統(tǒng)中同時存在4個故障點的時候，系統(tǒng)仍然能夠維持運行。可以說，Isilon系統(tǒng)是可用性級別極高的集群。

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OneFS將條帶化的數(shù)據(jù)和ECC校驗數(shù)據(jù)交叉存儲到整個節(jié)點中，而不是多個磁盤中，這樣就能得到更高性能的數(shù)據(jù)保護功能。下圖演示了“n+1”和“n+2”的數(shù)據(jù)保護方案，當節(jié)點或者磁盤遭到破壞之后，系統(tǒng)會自動將數(shù)據(jù)重組恢復到交叉的有效空閑空間中去。

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舉一個例子，Isilon采用“n+2”的雙ECC糾錯碼，其允許集群系統(tǒng)中兩個磁盤或者兩個節(jié)點同時發(fā)生故障。一個文件在集群系統(tǒng)中的分布如下圖所示：

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Isilon?IQ具有很好的磁盤恢復性能。在故障事件中，OneFS會將文件自動地重構(gòu)到分布式的空閑空間中，避免了傳統(tǒng)rebuild過程中需要額外的“parity?drives”。OneFS在數(shù)據(jù)恢復過程中有效利用集群系統(tǒng)中的空閑空間是有優(yōu)勢的，通過利用空閑空間以及集群的多處理器計算能力，Isilon的數(shù)據(jù)恢復能力比傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)快5~10倍。

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在傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)恢復就需要占用處理器的許多時間，并且伴隨著磁盤容量的增大，這個問題在惡化。目前磁盤容量達到500GB，隨著1TB磁盤的出現(xiàn)，傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)將需要花費24小時以上的時間去恢復磁盤故障，并且在這段時間內(nèi)這個系統(tǒng)是十分脆弱的，很容易導致數(shù)據(jù)的丟失。

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下圖是Isilon系統(tǒng)與FC等磁盤（傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)）在rebuild時間上的對比。

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Isilon在自我復原方面具有很強的能力。OneFS不斷的監(jiān)測所有文件、磁盤的健康狀況，并且維護了一個smart統(tǒng)計信息表，通過這個表可以預見磁盤的失效情況。當OneFS監(jiān)測到一個部件處于危險狀態(tài)，他會強制的將處于危險設備中的數(shù)據(jù)遷移到有效的空閑空間，這一切的所有操作都是自動和對用戶透明的。一旦數(shù)據(jù)遷移之后，用戶將會被通知去維修這個處于潛在隱患的部件。這樣的一個特性能夠保證寫入的數(shù)據(jù)100%可靠，bit-for-bit的正確以及高可用。到目前為止，還沒有其他的集群解決方案能夠提供如此可靠程度的數(shù)據(jù)保護。

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在這里再說明一點，Isilon集群在數(shù)據(jù)恢復的過程中，將需要rebuild的數(shù)據(jù)恢復到其他存儲空間的剩余空間中。這就相當于一個系統(tǒng)中壞掉一個設備，那么就將該設備從集群系統(tǒng)中剔除，但是不再需要重新加入一個新的節(jié)點。以后如果用戶加入了一個新的節(jié)點，那么根據(jù)數(shù)據(jù)的均衡分布，系統(tǒng)會自動將數(shù)據(jù)均衡的遷移到新加入的節(jié)點中，從而保證系統(tǒng)最優(yōu)化的運行。下圖描述了節(jié)點發(fā)生故障后，rebuild數(shù)據(jù)的分布。

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第一幅圖為正常情況

第二幅圖為發(fā)生節(jié)點故障時的情況

第三幅圖為數(shù)據(jù)恢復之后的情況

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<待續(xù)>

轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/alanwu/1404774

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的​EMC存储产品介绍分析（二）：大数据利器Isilon （1）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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