存储系统升级

一、存储升级的必要性

1.存储系统I/O瓶颈
 由于技术的不断革新，CPU的速度、带宽和工作负荷在逐年翻番，相应的存储体系结构的能力也必须提高。随着信息系统的不断升级，以及企业网络环境的整体改善，原来存储系统的输入输出速度已经远远无法满足需求。

2.数据整合的需求
 随着CRM、ERP系统的发展，嵌入式分析技术的不断发展，要求数据可以进行整合分析。以往的存储系统多是为每个功能模块设置独立存储单元，造成数据重复占有存储空间，数据管理难度大。备份资源分散，备份任务安排难度大，无法集中备份等问题。

3.稳定性、安全性需求提高
 随着企业规模扩大，关键应用增多，要求存储系统安全、稳定的运行，具备快速灾难恢复能力。

4.数据增多导致系统扩容
 随着应用的增加，海量数据的存储需求增大，存储压力巨增，直接导致存储系统升级的需求。

二、设计存储系统的升级

1.设计存储容量升级

 存储容量估算是存储系统升级的第一步，只有对自己的存储需求有了解才能选择合适的存储设备。企业行业背景各异，存储的需求也各不相同，常见应用有：流媒体、文件服务、Web服务、邮件服务等。不同的应用对存储系统的需求是不同的。因此要根据企业实际情况进行设计。
 在进行磁盘容量计算的时候，必须将各方面因素考虑在内。操作系统、数据库软件、应用软件一般保存到主机自带的硬盘中，其存储容量一般可以按照以下方式进行初始配置的估算：操作系统按照2GB估算；数据库软件按照1.5GB估算；临时文件空间按照200MB～500MB估算；用户文件空间按照每用户50MB估算；数据库交换数据空间按照2GB估算；操作系统日志文件按照500MB估算。
 计算数据库系统的存储容量时，还要考虑数据库索引文件多存储空间的消耗，索引大小和数据表之间的关系变化比较大，通常情况下小的索引占用10%数据表本身的空间，多重索引、多个索引则接近于整个数据表空间的体积。因此需要针对数据表和索引文件的具体情况判断。一般可按下方式进行估算，然后再根据实际情况调整。简单索引：数据容量×110%；复杂索引：数据容量×200%。
 在存储容量的计算中，还要考虑独立磁盘冗余阵列（RAID）对存储空间的影响。磁盘阵列中针对不同的应用会选择使用不同的技术，即RAID Level，而每一Level代表一种技术，目前常用的标准是RAID 0、RAID 1、RAID 0+1、RAID 3、RAID 5，对存储空间计算有影响的有，RAID 1（镜像），其将用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上，这回使存储容量减半（RAID 0+1也会如此）；RAID 5和RAID 3的磁盘空间损失取决于磁盘数量，因为其存储空间中最终会有一块磁盘的空间拿出来用于存储冗余信息，因此其会损失一块磁盘的空间。

2.数据备份方式的选择

 目前数据备份主要方式有：LAN备份、LAN Free备份和SAN Server-Free备份三种。

LAN Free备份和SAN Server-Free备份只能针对SAN架构的存储。

　　 LAN备份：此类备份针对所有存储类型都可以使用，传统备份需要在每台主机上安装磁带机备份本机系统，在数据量较低时时候，采用集中备份。LAN中安装中央备份服务器，将应用服务器和工作站配置为备份服务器的客户端。中央备份服务器接受运行在客户机上的备份代理程序的请求，将数据通过LAN传递到它所管理的、与其连接的本地磁带机资源上。这一方式提供了一种集中的、易于管理的备份方案，并通过在网络中共享磁带机资源提高了效率。

 LAN-Free备份：此类备份只能针对SAN架构的存储，采用LAN备份，在需要备份的数据量较大时或者备份时间窗口紧张时，网络容易发生堵塞。因此在SAN环境下，建议采用LAN-Free备份，需要备份的服务器通过SAN连接到磁带机上，在LAN-Free备份客户端软件的触发下，读取需要备份的数据，通过SAN备份到共享的磁带机。这种独立网络不仅可以使 LAN流量得以转移，而且它的运转所需的CPU资源低于LAN方式，这是因为光纤通道连接不需要经过服务器的TCP/IP栈，而且某些层的错误检查可以由光纤通道内部的硬件完成，使得效率成倍提高。建议在升级整个环境时设计一台主机来管理共享的存储设备以及用于查找和恢复数据的备份数据库。

 SAN Server-Free备份：此类备份只能针对SAN架构的存储，LAN Free备份运行时会占用备份主机的CPU资源，SAN Server-Free备份技术使备份过程能够在SAN内部完成，而大量数据流无需流过服务器，则可以极大降低备份操作对生产系统的影响。

 目前主流的备份软件，如IBM Tivoli、Veritas，均支持上述三种备份方案。三种方案各自的特点不同：LAN备份数据量最小，但对服务器资源占用最多，成本最低，适合小企业采用；LAN free备份数据量大一些，对服务器资源占用相对小一些，成本比LAN备份高一些；SAN Server-free备份方案能够在短时间备份大量数据，对服务器资源占用最少，但成本最高。可以根据公司需求和规模选择。

3.整合存储系统

 目前主流的三种存储技术：DAS（直接连接存储）、NAS（网络连接存储）和SAN（存储区域网）。考虑到未来的发展，系统数量逐渐增多，存储管理和维护的工作量剧增，必然会涉及到存储整合到SAN的问题。因此在设计存储系统升级时，建议直接升级到SAN存储系统。其可提供大数据量的存储，因为：可利用存储设备的大容量Cache提高磁盘阵列的性能，目前的存储阵列可以配置大容量Cache，提升性能；多平台之间的数据共享，SAN存储可以支持多主机平台之间的数据共享，可以配置整个SAN统一作为备用磁盘。在SAN中，当任何一台主机的磁盘需要扩容时候，直接将磁盘空间调拨给那个主机，业务不中断，进行RAID等操作不停机，避免DAS下每台主机配置过多备用磁盘而造成浪费；轻松有效的管理，SAN存储有着图形化界面管理，扩容升级、调度都很方便；更高的可用性，SAN存储一般所有结构都是冗余的，配置内置电源，大大提高可靠性，其可用性是随着存储设备的硬件结构的全冗余而大大提高。

 将存储系统升级到SAN的主要原因之一是服务器和存储的结合。根据企业的实践，在企业中减少服务器的数量，将节省大量的软件许可证费用和服务器运行开支。SAN的另一个主要优势在于其大大减少或消除了停工期，可以保证系统不间断运行。

4.制定备份策略
 
 在升级灾难备份项目之前，企业首先要分析哪些数据最重要，哪些数据要做备份、容灾，这些数据价值多少，再决定采用何种形式的灾难备份。灾难备份系统有不同的灾备层面，资金投入相差很大。在搭建灾难备份系统之前，需要考虑投入产出比。比如，要建立有备份主机的远程磁盘镜像，就要求灾难备份中心配备与生产中心性能匹配的全部专用设备，还要建设高成本的宽带网络，投入相当昂贵，只有金融、电信、民航、铁路等对信息实时性要求很强的行业才有必要采用。而对于信息技术依赖性不高的中小企业，重点考虑的是数据的存储备份。

 在升级备份系统前，要详细、历史地记录数据，并在特定情况下能够恢复特定时期的数据，还要保证数据备份的频率、以及备份介质上数据的保存时间，需要制定合理的备份策略。为了尽可能减少备份操作对业务的影响，将主要的备份操作安排在业务较少的夜间进行。对数据库内的数据，建议采取差异备份的方式。如果系统中的服务器数据交换和信息更新都不频繁的话，可以采用增量备份，记录每日系统的最新信息既可满足要求。 这种方式也十分有利于系统恢复，逐步备份也可以保证系统的平滑过渡。

三、升级时需要考虑的因素

1.存储系统容错能力
 
 容错能力通常是指在存储设备面对各种偶然性错误和意外情况的预期，以及采取的预防或补救措施。由于存储系统是一个从软到硬的复杂系统，所以，对数据保护能力的评价应当考虑到整个系统，包括软硬件全方位的考虑，以及对数据完整性的保护、对写缓存的保护、对主机连接的保护、对远程容灾的支持等指标。
 
2.具备好的网络连通能力

 在SAN环境中，光纤通道设备作为中心要连接主机、磁盘阵列和磁带库等设备，环境比较复杂，因此在产品选型时，需要充分考虑设备间的连接性、兼容性和通用性。选择具有良好的开放性和连接性的产品，不仅为当前系统正常连接和运行提供保障，也为系统未来扩展提供更大的空间和灵活性。
 
3.根据需求考察磁盘性能
 
 对磁盘阵列产品来说，性能指数主要有2个：带宽和IOPs（每秒I/O次数）。带宽取决于整个磁盘阵列系统，包括与所配置的磁盘个数有关，而IOPs则基本由磁盘阵列控制器决定。在Web、E-Mail和数据库等小文件频繁读写的环境下，性能主要由IOPs决定。而在视频和测绘等大文件连续读写的环境下，性能则主要由带宽决定。可见，在不同的应用环境需求中，需要考虑的侧重点也各不相同。
 
4.系统可管理性
 
 首先要考虑产品所提供的管理功能是否实用可靠；其次，考虑支持集中化管理和远程管理的产品。此外，很多产品的故障自动通知机制会给你带来意想不到的便利，但同时也要考虑到其可能构成的安全隐患。
 

总结：
 存储系统只是整个IT系统的一部分，在设计存储解决方案中，还需要了解从主机到磁盘的存储数据通道，在通道的各个环节保持一致的带宽，避免出现“木桶效应”。存储通道需要考虑如下设备的带宽：服务器总线、内存带宽（DMA）、I/O带宽、HBA卡带宽、SAN Switch、智能存储设备的Cache、存储内部总线等。