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我的朋友

分类: 服务器与存储

2015-11-05 09:31:28

我个人认为对于高端存储来说,RIAD和快照是所有上层应用的基础。前面我在切西瓜刀法中说过,RAID和后面的分层和瘦分配关系很大,有一个好的RAID基础,如采用RAID 2.0块虚拟化技术,上层的动态分层和精简配置应用实现就会更加灵活和高效。同样,快照技术是灾备的基础,在LUN的复制、迁移、数据的本地备份、远程复制等等都需要用到快照技术的支持。因此,陈列的一切增值功能的底层基础都是RAID和快照。

存储快照技术:SNIA(StorageNetworking Industry Association)对快照(Snapshot)的定义是:关于指定数据集合的一个完全可用拷贝,该拷贝包括相应数据在某个时间点(拷贝开始的时间点)的映像。快照可以是其所表示的数据的一个副本,也可以是数据的一个复制品。

讲快照实现原理之前,我们先给大家讲业界一个IT人士丁老师给我们讲的一个小故事。丁老师是我非常敬佩的产品销售人员,现在也在销售高端存储产品。一天,丁老师去和客户交流高端存储,在喷了半天讲完产品后,精彩的场景发生了:

笑话听罢,我们来讲讲高端存储快照实现的两种技术。

目前实现快照一般有两种方法,传统的存储快照技术COW(Copy-On-Write)和现在渐渐流行的基于写重定向的存储快照技术ROW(Redirect-On-Write)。

3PAR采用COW技术,我们用它举例来看一下实现原理:

大家看到,快照创建的以后,如果有对原卷的数据修改,修改的数据第一次被修改的时候就把数据COPY到快照卷里,如图中的D。只需要第一次修改的时候复制,因此有些书也把这种技术叫COFW(Copy-On-First-Write)。

而IBM XIV采用完全一种不同的技术ROW(Redirect-On-Write),我们来看一下XIV如何做的:

大家可以看到,ROW的不做复制,如果原卷有数据块被修改,重新写到一个新的地方好了,原卷的修改一下数据块指针,这个动作非常快,而快照卷不用做任何改变。

估计你马上会问我,那个技术好,我就知道为这么问,哈哈。

这又是一个艺术的问题,为啥这也是一个艺术问题,别急,听我说。

COW最大的问题是对写性能有影响。第一次修改原卷,需要复制数据,因此需要多一次读写的数据块迁移过程。这个就比较要命,应用需要等待时间比较长。但原卷数据的布局没有任何改变,因此对读性能没有任何影响。

ROW最大的问题是对读性能影响比较大。ROW写的时候性能基本没有损耗,只是修改指针,实现效率很高。但多次读写后,原卷的数据就分散到各个地方,对于连续读写的性能不如COW。

由于这两种实现机制不同,因此性能也不同,一般来说,ROW就像采用电子快门的照相机,拍照的速度快,每分钟得到的快照数就多;而COW就像采用机械快门的传统相机,快门的速度慢,系统支持的快照数一般都比较少。下表是我整理的各个厂商的高端存储性能,大家对比一下就知道差别了。

你可能会问,怎么没有HW Oceanstor 18000。我找了很多资料,都没有找到Oceanstor 18000的快照的资料,但我曾经看到一份华为中端存储的资料,说采用的也是COW技术,性能和3PAR一样256。因此,考虑到Oceanstor 18000也采用3PAR一样的RAID 2.0技术,因此,个人估计高端也一样或者比中端高一些。因此,大家理解的时候可以等同3PAR好了。

COW是最传统的实现方法,当然,现在COW也有很多改进,比如采用异步COW,现在的高端存储Cache都很大,如Oceanstor 18000最大支持3TB,因此可以先写到CACHE里面就回复主机写完了,这样应用就不用等待。等落盘的时候再触发快照复制的动作。还有,高端存储一般是数据库的应用,这些应用有一个特点,就是写少读多,一般是1:3到1:10。这个也比较容易理解,你银行存了一笔钱(写),但可能经常查询余额(读),就怕钱少了,哈哈。因此,COW这种方式在还是比较适合这种应用的。

但现在的备份技术发展也对快照提出了更高的要求,用户需要更快更多的快照来满足RTO/RPO的要求。人总是很贪婪的。IBM XIV由于底层采用非常小的1M大小的CHUNK,因此,本来数据就全部打散的非常均匀了,因此高端存储之父深知原来symmetrix的缺点,让XIV直接采用ROW技术,个人感觉是一个亮点。因为ROW的缺点是连续读写比较慢,但XIV的CHUNK比较小,如果是大数据库的读写,可以分散到很多个CHUNK里面,因此,读写性能应该影响不大。但3PAR的CHUNK是1G,太大了些,但设计的时候可以按照extend的粒度来打散,应该问题也不大。估计是10+年前,ROW的技术还没有流行吧。而HW,估计也是由于延续使用了中端存储的快照代码,有了历史的包袱,因此也没有采用ROW技术。当然XIV的ROW实现有一个问题,因为它的数据块是1M大小,上面不在细分了,因此如果比较小的I/O,如每次只写8K,那么8K需要写到新的地方,原来的数据也要COPY过来,ROW的优势就没有了。

从XIV的实现机制看,我感觉不太适合数据库应用,如ORACLE目前缺省的I/O块大小还是8K,这样ROW的优势就发挥不出来了。

个人认为,RAID 2.0和ROW是个绝配,虽然现在3PAR和HW在快照性能这块已经强于很多传统的高端存储厂商,但如果采用ROW将会给用户带来更大的价值。当然,我建议厂商实现的时候能克服XIV的缺陷,可以依据Grain的粒度来做最好,但这样可能管理的开销会变大,这又是一个艺术的问题,还是由厂商去回答吧,我这等屌丝也就是唧歪一下罢了。

总之,个人认为ROW应该是快照的发展方向,据说EMC的中端支持COW的同时也支持ROW了。

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