EMC Isilon OneFS操作系统

EMC Isilon OneFS操作系统白皮书

来源：EMC 2011-06-25 22:59 

导读:EMC Isilon OneFS操作系统白皮书，详细介绍EMC Isilon OneFS操作系统，介绍OneFS的扩展性、性能、管理、备份相关。

序：

One FS是原来集群NAS厂商Isilon公司的产品，2010年11月16日，EMC宣布并购Isilon，并购金额为22.5亿美元。Isilon是一家提供的公司。OneFS 专用于 Isilon 横向扩展存储系统。

Isilon OneFS 操作系统 

2000年，面对传统存储体系结构存在的难题和基于文件的数据的增长速度，Isilon 的创始人开始着手设计一种革命性的新存储体系结构，即 OneFS® 操作系统。

EMC® Isilon® 存储的最重要设计选择和根本差异在于，使用 OneFS，存储系统不再依赖硬件作为存储体系结构的关键组成部分。相反，OneFS（请参见图 1）将三个传统的存储体系结构层（文件系统、卷管理器和 RAID）组合为一个统一的软件层，从而创建一个跨越存储系统中所有节点的单一智能文件系统。Isilon 横向扩展存储提供了应用装置硬件基础，OneFS 就在这些硬件上执行。虽然硬件是 Intel、Hitachi和 Super Micro 等制造商生产的商用企业级组件，但存储系统的几乎所有方面均由 OneFS 在软件中提供。硬件包含高速的电池备份 NVRAM 日志和 20 Gb/s 的点对点微秒级延迟互连组件 Infiniband。在此商用硬件的基础上，OneFS 操作系统支持数据保护和自动数据平衡及迁移，并且无需系统停机即可无缝地添加存储和性能特性。

图 1. OneFS 操作系统：为 Isilon 横向扩展存储平台提供支持

OneFS 专用于 Isilon 横向扩展存储系统（称为“群集”）。单个 Isilon 群集由多个存储“节点”组成，这些节点采用可安装在机架上的企业级应用装置的构造形式，其中包含内存、CPU、网络、NVRAM、Infiniband  和存储介质。Isilon  群集开始只有三个节点，可以横向扩展到多达 144  个节点。在本文发表之际，Isilon  横向扩展存储系统的单文件系统总容量从最低 6 TB 到最高 10 PB 不等。添加到群集的每个节点可以增加总的磁盘、缓存、CPU 和网络容量。由于总容量增加，144 个节点的群集可以访问高达 13.8 TB  的全局一致共享缓存。由于容量和性能均在单一存储系统、单一文件系统和单一卷中提供，系统的复杂性和存储管理员的管理时间不会随着系统的扩展而增加。EMC Isilon OneFS 操作系统 7OneFS  跨群集中的所有存储节点对数据划分条带。数据从客户机发送到群集时（使用行业标准协议，如 NFS 和 CIFS），OneFS 会自动划分内容并将其并行分配到不同的存储节点。此工作在专用 Infiniband 网络上进行，避免了不必要的网络流量。Isilon  群集作为单一文件系统来进行管理，并且协调和数据分布对最终用户客户端是完全透明的。客户端要读取文件时，OneFS 会并行地从多个存储节点检索相应的数据块，自动重新组合文件，请求读取文件的客户端看到的文件将与最初写入的文件完全一样。这种以透明方式自动跨多个节点分布数据的能力，对 OneFS 实现增长、新一代数据保护和极高性能的能力非常重要。

OneFS 使Isilon  存储系统能够“横向扩展

传统存储系统在需要额外性能或容量时必须“纵向扩展”，与此相反，OneFS 使Isilon  存储系统能够“横向扩展”，从而无缝地将现有文件系统或卷的容量提高到 PB 级别。

此外，借助 OneFS 的灵活性，单个群集或“池”中可以通过增加 SmartPools™  应用程序软件混合使用不同的节点类型，从而提供投资保护并避免在需要不同的容量或性能级别时进行“推倒重来”式升级。SmartPools（请参见图 2）使企业和存储管理员能够轻松部署单一文件系统以满足多层性能和容量要求。此单一文件系统可随时间推移而自动适应业务数据和应用程序工作流。除了自动跨不同节点对数据分层外，SmartPools 还可以使用固态硬盘 (SSD) 层，用于元数据和基于文件的存储工作流。可以在池中使用 SSD  作为层来提高元数据或数据访问性能，或者可以利用一个层中的 SSD 来存储其他层上的文件的元数据，从而实现即使没有 SSD 的节点也能提高性能。

与使用其他存储系统相比，向 Isilon  群集添加容量和性能特性变得大为简化，存储管理员只需执行三个简单步骤即可：在机架中添加另一个节点、将该节点连接到 Infiniband  网络，然后指示群集添加该附加节点。新节点可以提供额外的容量和性能，因为每个节点都包含 CPU、内存和网络。OneFS 的 Autobalance™ 功能会一致地自动通过 Infiniband 网络移动数据，以便驻留在群集中的现有数据会移动到该新存储节点上。这种自动重新平衡可以确保新节点不会成为新数据的热点，并且现有数据能够获得功能更强的存储系统的好处。此外，OneFS  的 Autobalance  功能对最终用户是完全透明的，并且可以调整以最大限度减小对高性能工作负载的影响。单凭此功能即可使 OneFS 能够透明地从 18 TB 动态扩展到高达 10 PB，同时不会增加管理员的管理时间，也不会增加存储系统的复杂性。

在单个文件系统中利用单个可扩展存储池来分配数据所带来的好处和效率往往被低估。强制管理员限制用户选择具有所需可用空间量的卷或手动移动数据的做法非常耗时而且低效。如果用户选择不正确，特定的卷将无法满足特定工作流的性能要求。此外，如果组织无法对某个特定卷寻址，或者存储管理员无法透明和快速地移动数据，则无法实现最佳的存储效率。对存储部署进行的行业分析表明，由于这些低效的做法，存储容量平均浪费了 43%。Isilon 横向扩展存储系统没有此类限制，其运行时的存储效率通常超过 80%。