笑話聽罷，我們來講講高端存儲快照實現(xiàn)的兩種技術(shù)。

目前實現(xiàn)快照一般有兩種方法，傳統(tǒng)的存儲快照技術(shù)COW(Copy-On-Write)和現(xiàn)在漸漸流行的基于寫重定向的存儲快照技術(shù)ROW(Redirect-On-Write)。

3PAR采用COW技術(shù)，我們用它舉例來看一下實現(xiàn)原理：

大家看到，快照創(chuàng)建的以后，如果有對原卷的數(shù)據(jù)修改，修改的數(shù)據(jù)第一次被修改的時候就把數(shù)據(jù)COPY到快照卷里，如圖中的D。只需要第一次修改的時候復(fù)制，因此有些書也把這種技術(shù)叫COFW(Copy-On-First-Write）。

而IBM XIV采用完全一種不同的技術(shù)ROW(Redirect-On-Write)，我們來看一下XIV如何做的：

大家可以看到，ROW的不做復(fù)制，如果原卷有數(shù)據(jù)塊被修改，重新寫到一個新的地方好了，原卷的修改一下數(shù)據(jù)塊指針，這個動作非常快，而快照卷不用做任何改變。

估計你馬上會問我，那個技術(shù)好，我就知道為這么問，哈哈。

這又是一個藝術(shù)的問題，為啥這也是一個藝術(shù)問題，別急，聽我說。

COW最大的問題是對寫性能有影響。第一次修改原卷，需要復(fù)制數(shù)據(jù)，因此需要多一次讀寫的數(shù)據(jù)塊遷移過程。這個就比較要命，應(yīng)用需要等待時間比較長。但原卷數(shù)據(jù)的布局沒有任何改變，因此對讀性能沒有任何影響。

ROW最大的問題是對讀性能影響比較大。ROW寫的時候性能基本沒有損耗，只是修改指針，實現(xiàn)效率很高。但多次讀寫后，原卷的數(shù)據(jù)就分散到各個地方，對于連續(xù)讀寫的性能不如COW。

由于這兩種實現(xiàn)機制不同，因此性能也不同，一般來說，ROW就像采用電子快門的照相機，拍照的速度快，每分鐘得到的快照數(shù)就多；而COW就像采用機械快門的傳統(tǒng)相機，快門的速度慢，系統(tǒng)支持的快照數(shù)一般都比較少。下表是我整理的各個廠商的高端存儲性能，大家對比一下就知道差別了。

你可能會問，怎么沒有HW HVS。我找了很多資料，都沒有找到HVS的快照的資料，但我曾經(jīng)看到一份華為中端存儲的資料，說采用的也是COW技術(shù)，性能和3PAR一樣256。因此，考慮到HVS也采用3PAR一樣的RAID 2.0技術(shù)，因此，個人估計高端也一樣或者比中端高一些。因此，大家理解的時候可以等同3PAR好了。

COW是最傳統(tǒng)的實現(xiàn)方法，當然，現(xiàn)在COW也有很多改進，比如采用異步COW，現(xiàn)在的高端存儲Cache都很大，如HVS最大支持3TB，因此可以先寫到CACHE里面就回復(fù)主機寫完了，這樣應(yīng)用就不用等待。等落盤的時候再觸發(fā)快照復(fù)制的動作。還有，高端存儲一般是數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，這些應(yīng)用有一個特點，就是寫少讀多，一般是1:3到1:10。這個也比較容易理解，你銀行存了一筆錢（寫），但可能經(jīng)常查詢余額（讀)，就怕錢少了，哈哈。因此，COW這種方式在還是比較適合這種應(yīng)用的。

但現(xiàn)在的備份技術(shù)發(fā)展也對快照提出了更高的要求，用戶需要更快更多的快照來滿足RTO/RPO的要求。人總是很貪婪的。IBM XIV由于底層采用非常小的1M大小的CHUNK，因此，本來數(shù)據(jù)就全部打散的非常均勻了，因此高端存儲之父深知原來symmetrix的缺點，讓XIV直接采用ROW技術(shù)，個人感覺是一個亮點。因為ROW的缺點是連續(xù)讀寫比較慢，但XIV的CHUNK比較小，如果是大數(shù)據(jù)庫的讀寫，可以分散到很多個CHUNK里面，因此，讀寫性能應(yīng)該影響不大。但3PAR的CHUNK是1G，太大了些，但設(shè)計的時候可以按照extend的粒度來打散，應(yīng)該問題也不大。估計是10+年前，ROW的技術(shù)還沒有流行吧。而HW，估計也是由于延續(xù)使用了中端存儲的快照代碼，有了歷史的包袱，因此也沒有采用ROW技術(shù)。當然XIV的ROW實現(xiàn)有一個問題，因為它的數(shù)據(jù)塊是1M大小，上面不在細分了，因此如果比較小的I/O，如每次只寫8K，那么8K需要寫到新的地方，原來的數(shù)據(jù)也要COPY過來，ROW的優(yōu)勢就沒有了。

從XIV的實現(xiàn)機制看，我感覺不太適合數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，如ORACLE目前缺省的I/O塊大小還是8K，這樣ROW的優(yōu)勢就發(fā)揮不出來了。

個人認為，RAID 2.0和ROW是個絕配，雖然現(xiàn)在3PAR和HW在快照性能這塊已經(jīng)強于很多傳統(tǒng)的高端存儲廠商，但如果采用ROW將會給用戶帶來更大的價值。當然，我建議廠商實現(xiàn)的時候能克服XIV的缺陷，可以依據(jù)Grain的粒度來做最好，但這樣可能管理的開銷會變大，這又是一個藝術(shù)的問題，還是由廠商去回答吧，我這等屌絲也就是唧歪一下罷了。

總之，個人認為ROW應(yīng)該是快照的發(fā)展方向，據(jù)說EMC的中端支持COW的同時也支持ROW了。

最近我重點看了IBM的DS8870的手冊，800多頁全英文的，看得我頭都大了。前面介紹open system的時候有一個錯誤，這里糾正一下。

IBM說DS8000支持open systems and system z/os。從IBM的描述來看，如果z系列大機安裝linux應(yīng)該算open system。另外，DS8000的FC主機接口支持FCP和FICON協(xié)議，不需要單獨的FICON口。我 原來以為DS8000分不同的口，發(fā)現(xiàn)物理層都一樣，只是上面管理員要選擇跑FCP協(xié)議還是FICON協(xié)議，但不能同時支持。因此3PAR和HW HVS這些只支持open system的高端存儲，也可以支持大機了，只要和大機做一個兼容性的測試就可以了。以后，大機和open system并不能對立來看，這是我的理解。

上面我們說了快照實現(xiàn)的兩種方法COW和ROW。雖然采用同樣的技術(shù)，但每個廠商實現(xiàn)的細節(jié)都 不同，加上底層RAID技術(shù)不同，因此空間的利用率方面差距也比較大。大家看到，同樣采用COW技術(shù)，3PAR和HW由于底層采用RAID 2.0技術(shù)，因此實現(xiàn)的效率更高，性能指標也高不少。因為RIAD 2.0具備完全塊虛擬化能力，存儲空間是在寫時完成分配，而且具備非常靈活的擴展能力。

1、在創(chuàng)建快照的時候，不用為快照匹配資源池。按照COW原理，當快照需要額外空間保存數(shù)據(jù)時，RAID 2.0會自動從存儲池中分配空閑空間給快照。

2、當存儲池空閑存儲空間不足時，只需要簡單給存儲池擴容即可。

3、因為業(yè)務(wù)LUN和快照共享存儲池，所以不會出現(xiàn)資源池浪費或不足等存儲空間管理問題。

但采用傳統(tǒng)RAID的高端存儲，如EMC V-MAX，在最新的Enginuity version 5876才加入TimeFinder VP Snap功能，只有針對thin LUN做快照具有上面的部分優(yōu)點，一般LUN的快照系統(tǒng)需要保留20%-30%左右的預(yù)留快照空間才行。

快照另外一個非常重要的特性是快照一致性組（Consistency Group）。我們今天重點來介紹這個功能對于高端存儲的意義。

這個功能就是支持多個LUN或者叫卷volume同時做快照，保證數(shù)據(jù)的一致性。我們舉一個生活的照集體照的例子來說明這個這個功能的用處。

我的大情人在銀行工作，她曾經(jīng)告訴我，她們銀行很NB，每次部門合影，別人一般只會喊“茄子”，她們都是這樣喊的：

攝影師：大家別動，馬上要拍照了。

攝影師：我們銀行什么最多？

眾人：錢?。ㄅ荆谝粡埧煺眨?/p>

攝影師：錢多怎么辦？

眾人：花！（啪，第二張快照）

攝影師：花完怎么辦？

眾人：搶?。ㄅ?，第三張快照）

你看，是否是很有氣勢。以后你們照合影都可以這么學(xué)，把銀行改成你們部門就好了。不過現(xiàn)在銀行銀根缺緊，應(yīng)該沒這么牛氣了吧。

為什么要大家統(tǒng)一喊“錢”、“花”、“搶”？意思這個口型類似“茄子”，說起來像笑的樣子，關(guān)鍵是同時笑，這張集體照才完美。

看這樣的畢業(yè)照多美，是吧。為什么一般集體照要多照幾張，就是怕有些人臉長，笑容爬得慢，不同步。你看這個小伙就不老實，需要重拍。

快照一致性組就是解決這個問題。我說一個ORACLE數(shù)據(jù)庫的例子，10多年前我還是一個認證的ORACLE DBA（當時中國認證的人很少，我們封閉學(xué)了一個月，考了5門課才拿到證書。據(jù)說當時如果直接技術(shù)移民加拿大都沒有問題，和CCIE有一拼。不過現(xiàn)在好像 掉下個椰子都會砸著兩，哎），我們建數(shù)據(jù)庫的時候一般采用多個裸設(shè)備（LUN)，不同的LUN用來放不同的數(shù)據(jù)。如果采用陣列的快照來做數(shù)據(jù)庫的備份，必 須所有的LUN都是一個時間點的才行，這樣數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的時候才能起來，否則數(shù)據(jù)庫必須回滾到某一個一致的時間點，意味數(shù)據(jù)的丟失。比較完美的做法就是在主 機安裝一個快照的agent，最好是多路徑軟件具備這個功能（據(jù)說華為已經(jīng)整合在一起了），在高端存儲要做快照的時候，對主機的快照agent說，別動， 要照相了。主機agent接受到攝影師的命令后，把ORACEL主機緩存的內(nèi)容flush一下到陳列來，然后hold住，陣列也盡快把cache的內(nèi)容 flush到硬盤里，ORACLE用到的所有硬盤一塊喊”茄子“，攝像師一按快門，一幅完美的快照就產(chǎn)生了。

一致性組除了保證照相的時候一致性外，還有恢復(fù)的時候要一致性恢復(fù)。這塊的實現(xiàn)的重要性就不如照相的時候重要，可以人工選擇同一時間的LUN快照恢復(fù)就可以了。最重要的是照相的時候必須要一致，而且這個人工干不了。

高端存儲手冊里面的KiB，MiB，GiB是啥意思？

接下來隨便聊一個我過去不太注意的小細節(jié)。也就是在我看使用的廠商手冊里面，經(jīng)常出現(xiàn)KiB，MiB，GiB這些術(shù)語，我詳細里面有很多童鞋了解它的意思，我也相信很多童鞋不太了解。

這個原因只要是KiB，MiB，GiB是采用2進制來，而我們常見的KB,MB,GB都是采用10進制來表示的單位。

這是十進制的單位：

這是采用二進制的單位：

造成這種原因主要是計算機操作系統(tǒng)都是采用二進制來表示的，而一般硬盤廠商都喜歡采用十進制來表示容量（估計這樣容量就可以大一些？），害得我們經(jīng)常需要在這兩種容量中算來算去。

在 購買硬盤之后，細心的人會發(fā)現(xiàn)，在操作系統(tǒng)當中硬盤的容量與官方標稱的容量不符，都要少于標稱容量，容量越大則這個差異越大。標稱40GB的硬盤，在操作 系統(tǒng)中顯示只有38GB；80GB的硬盤只有75GB；而120GB的硬盤則只有114GB。這并不是廠商或經(jīng)銷商以次充好欺騙消費者，而是硬盤廠商對容 量的計算方法和操作系統(tǒng)的計算方法有不同而造成的，不同的單位轉(zhuǎn)換關(guān)系造成的。

眾所周知，在計算機中是采用二進制，在電腦世界里，以2的次 方數(shù)為“批量”處理Byte會方便一些，整齊一些。每1024Byte為1KB，每1024KB為1MB，每1024MB為1GB，每1024GB為 1TB，而在國際單位制中TB、GB、MB、KB是“1000進制”的數(shù)，為此國際電工協(xié)會（IEC）擬定了"KiB"、“MiB”、“GiB"的二進制單位，專用來標示“1024進位”的數(shù)據(jù)大?。?/strong>而 硬盤廠商在計算容量方面是以每1000為一進制的，每1000字節(jié)為1KB，每1000KB為1MB，每1000MB為1GB，每1000GB為1TB， 在操作系統(tǒng)中對容量的計算是以1024為進位的，并且并未改為"KiB"、“MiB”、“GiB"的二進制單位，這差異造成了硬盤容量“縮水”。

還有，硬盤需要分區(qū)和格式化，操作系統(tǒng)之間存在著差異，再加上安裝操作系統(tǒng)時的復(fù)制文件的行為，硬盤會被占用更多空間，所以在操作系統(tǒng)中顯示的硬盤容量和標稱容量會存在差異，而硬盤的兩類容量差值在5%-10%左右應(yīng)該是正常的。

大家了解了這些知識后，希望以后看到帶“i"的單位就知道是啥意思了，不要以為是廠商創(chuàng)造的新術(shù)語哦。

不過，我看到很多國產(chǎn)的產(chǎn)品手冊，好像從來不區(qū)分這兩個單位，因此，我感覺嚴謹性不夠。比如，IBM DS8870的Extent大小，寫得很清楚是1GiB，XIV的手冊也很嚴謹，MB和MiB區(qū)別得很清楚。我們中國人需要學(xué)習(xí)這種嚴謹?shù)膶懛ǎò。秩?臭雞蛋，我錯了，行嗎，我前面的文章所有的單位都應(yīng)該帶i，除了表示硬盤容量的單位外?？磥碇v別人容易，自己改起來難啊）。

好的，今天我們先聊到這里。希望大家積極反饋你的意見和建議，微信掃描如下二維碼，關(guān)注微信公眾號“高端存儲知識”，與作者微信互動。

分享到

xigua

相關(guān)推薦