-5-存儲(chǔ)系統(tǒng)的的關(guān)鍵技術(shù)之自精簡(jiǎn)技術(shù)隨著磁盤技術(shù)的進(jìn)展，磁盤的體積越來(lái)越小，容量卻越來(lái)越大（希捷16TB的硬盤已經(jīng)上市，容量是第一塊硬盤的幾百萬(wàn)倍）。體積減小之后，一些企業(yè)將這些磁盤被整合在一個(gè)大型的設(shè)備當(dāng)中，形成存儲(chǔ)系統(tǒng)。存儲(chǔ)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是除了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之外有許多附加特性，比如RAID或者數(shù)據(jù)愛(ài)護(hù)等等，通過(guò)附加的軟件特性保證了存儲(chǔ)系統(tǒng)的牢靠性和可用性。早期的磁盤是一個(gè)大家伙，但容量卻特別小，這就似乎最早的計(jì)算機(jī)一樣。世界上第一個(gè)磁盤是IBM于1956年創(chuàng)造的，當(dāng)時(shí)這塊磁盤比現(xiàn)在對(duì)開(kāi)門的冰箱還要大。雖然這個(gè)存儲(chǔ)的體積特別之大，但其容量卻小的可憐。這么大一個(gè)大家伙，它的容量?jī)H僅才有5MB左右。

圖1世界上第一塊磁盤

由于其容量太小了，因此一個(gè)磁盤通常也就只能供應(yīng)給一個(gè)計(jì)算機(jī)使用。這就是所謂的DAS存儲(chǔ)。DAS的全稱為Direct-attachedstorage，也就是直接連接存儲(chǔ)。也就是計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)后面通過(guò)線纜直接連接存儲(chǔ)設(shè)備。詳細(xì)示意圖如圖2所示。

圖2DAS存儲(chǔ)架構(gòu)

由于設(shè)備本身體積較大，且線纜長(zhǎng)度有限制，因此DAS存儲(chǔ)最大的問(wèn)題就是在數(shù)據(jù)中心中太過(guò)于分散。每個(gè)存儲(chǔ)都跟在計(jì)算節(jié)點(diǎn)后面，計(jì)算節(jié)點(diǎn)在哪，存儲(chǔ)就在那。這給存儲(chǔ)設(shè)備的管理帶來(lái)的巨大的挑戰(zhàn)。

圖3數(shù)據(jù)中心中的DAS存儲(chǔ)

如圖3所示，可能在數(shù)據(jù)中心的每一層樓都有存儲(chǔ)設(shè)備。甚至，存儲(chǔ)設(shè)備會(huì)分散在每層樓的不同區(qū)域。由于業(yè)務(wù)量是在不斷增加的，存儲(chǔ)設(shè)備自然也會(huì)跟著增加，但是卻無(wú)法保證相同業(yè)務(wù)的存儲(chǔ)設(shè)備集中在同一個(gè)區(qū)域。

隨著磁盤技術(shù)的進(jìn)展，磁盤的體積越來(lái)越小，容量卻越來(lái)越大（希捷16TB的硬盤已經(jīng)上市，容量是第一塊硬盤的幾百萬(wàn)倍）。體積減小之后，一些企業(yè)將這些磁盤被整合在一個(gè)大型的設(shè)備當(dāng)中，形成存儲(chǔ)系統(tǒng)。存儲(chǔ)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是除了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之外有許多附加特性，比如RAID或者數(shù)據(jù)愛(ài)護(hù)等等，通過(guò)附加的軟件特性保證了存儲(chǔ)系統(tǒng)的牢靠性和可用性。

由于存儲(chǔ)設(shè)備的巨大容量（一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)通常能夠支持?jǐn)?shù)千塊硬盤，PB的容量），通?？梢詽M意數(shù)十臺(tái)，甚至數(shù)百臺(tái)計(jì)算服務(wù)器對(duì)空間的使用。但是，通常業(yè)務(wù)所需要的存儲(chǔ)空間無(wú)法精確?????猜測(cè)，因此經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后有些計(jì)算節(jié)點(diǎn)的空間使用率會(huì)特別高，而有些則特別低。猶如圖4所示。

圖4存儲(chǔ)系統(tǒng)空間使用狀況

這時(shí)，管理員就需要依據(jù)實(shí)際使用狀況對(duì)存儲(chǔ)容量做動(dòng)態(tài)的調(diào)整。比如使用率低的需要做縮容操作，而使用率高的則需要做擴(kuò)容操作，避開(kāi)存儲(chǔ)資源耗盡的狀況產(chǎn)生。

這種操作特別繁瑣，而且也很簡(jiǎn)單消失問(wèn)題。于是自動(dòng)精簡(jiǎn)配置技術(shù)就消失了。所謂自動(dòng)精簡(jiǎn)配置就是簡(jiǎn)化存儲(chǔ)系統(tǒng)管理員對(duì)存儲(chǔ)容量的管理。但是該技術(shù)并非存儲(chǔ)系統(tǒng)管理的特性，而是存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的特性。

傳統(tǒng)的磁盤空間管理策略是預(yù)安排的空間管理策略。也就是說(shuō)，在計(jì)算節(jié)點(diǎn)看到的存儲(chǔ)空間就是其在存儲(chǔ)系統(tǒng)安排的實(shí)際空間。計(jì)算節(jié)點(diǎn)有沒(méi)有使用該存儲(chǔ)空間，或者使用了多大比例都無(wú)關(guān)。舉個(gè)例子，假如存儲(chǔ)管理員為計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)劃分了1TB的空間，那么在存儲(chǔ)系統(tǒng)就會(huì)劃分出去1TB的空間，此空間將不能被其它計(jì)算節(jié)點(diǎn)使用。

圖5傳統(tǒng)存儲(chǔ)空間管理

自動(dòng)精簡(jiǎn)配置是另外一種存儲(chǔ)空間管理技術(shù)，它并不會(huì)立刻安排劃分的存儲(chǔ)空間，而是延遲安排。也就是用戶使用多少空間，那么存儲(chǔ)系統(tǒng)就為該存儲(chǔ)設(shè)備安排多少空間。舉個(gè)例子，比如存儲(chǔ)管理員劃分了1TB的空間給計(jì)算節(jié)點(diǎn)，但此時(shí)該計(jì)算節(jié)點(diǎn)只使用了1GB的空間，那么雖然在計(jì)算節(jié)點(diǎn)上可以看到1TB的存儲(chǔ)空間，但在存儲(chǔ)系統(tǒng)中實(shí)際只消耗1GB的空間。如圖所示，三個(gè)不同的存儲(chǔ)設(shè)備，雖然都安排了很大的空間，但是空間不會(huì)立刻被占用，而是依據(jù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的實(shí)際使用而定的。

圖6精簡(jiǎn)存儲(chǔ)池

通過(guò)上圖估量大家也看出了精簡(jiǎn)配置的原理。其實(shí)精簡(jiǎn)配置的原理特別簡(jiǎn)潔，它將存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)資源池劃分為特別小粒度的單元，當(dāng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候才會(huì)安排該單元。也就是用戶看到的是一個(gè)規(guī)律空間，而非物理空間。

我們?cè)倬唧w介紹一下。我們知道磁盤的空間其實(shí)就是一個(gè)線性空間，比如一個(gè)1TB的磁盤，其空間就是從0到1TB的地址，就像一個(gè)特別大的數(shù)組一樣。我們可以將磁盤空間切割為大小相等的塊，比如8KB，然后以該粒度進(jìn)行管理。

當(dāng)從存儲(chǔ)系統(tǒng)劃分存儲(chǔ)空間給計(jì)算節(jié)點(diǎn)時(shí)，此時(shí)給用戶看到的是一個(gè)規(guī)律空間，也就是該空間并不會(huì)占用實(shí)際的存儲(chǔ)資源。當(dāng)用戶訪問(wèn)該存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，存儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)依據(jù)記錄確定是否有對(duì)應(yīng)的物理空間，假如存在則對(duì)該物理空間進(jìn)行訪問(wèn)，否則安排物理空間。

圖7自動(dòng)精簡(jiǎn)的原理

鑒于上述思路，在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候首先要有一個(gè)對(duì)磁盤空間進(jìn)行管理的單元，該單元用于標(biāo)記磁盤規(guī)律空間是否有對(duì)應(yīng)的物理空間。另外要有對(duì)存儲(chǔ)資源池資源進(jìn)行管理的單元，這里要記錄那些存儲(chǔ)空間已