存储前沿技术介绍(一)_存储备份

一、DAFS的由来随着数据量的增加，网络存储的需求也在增长。企业必须为文件、Web应用、数据库等服务，提供满足其需要的存储能力。传统的SAN和NAS技术，在一定程度上，减轻了一些压力。但是，主机CPU的负荷并没有得到丝毫减低，尤其是在运行多媒体应用和资源敏感数据库时。DAFS（直接存储文件系统――Direct Access File System）作为一种文件系统协议，可以在大量甚至过量负载时，有效的减轻存储服务器的计算压力，提高存储系统的性能。 DAFS的基本原理，就是通过缩短服务器读写文件时的数据路径，来减少和重新分配CPU的计算任务。它提供内存到内存的直接传输途径，使数据块的复制工作不需要经过应用服务器和文件服务器的CPU，而是在两个物理设备的预先映射的缓冲区中直接传输。也就是说，文件可以直接由应用服务器内存传输到存储服务器内存，而不必先填满各种各样的系统缓冲区和网络接受器。这样一来，文件的I/O操作加快了，而存储网络的流量反而降低了。同时，由于操作系统对文件操作的介入更少了，节省下来的处理能力就被释放出来，用于其它方面的任务。 DAFS协议框架的描述，最早是由Network Appliance公司，Seagate公司和Intel公司在几年前提出并公布的。今年六月，在一次存储行业的商展上，DAFS开始受到人们的重视。很多厂商提出了基于DAFS的新型应用方案。受到这一重视的鼓舞，许多厂商声称，他们将于今年年底前，推出基于DAFS的存储相关产品。这些厂商包括：InfiniSwitch公司，Network Appliance公司，Troika Network公司等。还有一些公司联合成立了一个称为“DAFS Collaborative”的业界组织，并建立了Web站点（http://www.dafscollaborative.org/），内容包括大量的技术白皮书和实施计划的细节描述。二、发展中的DAFS 回想一下，NFS协议的出现给我们带来了什么？文件可以在网络甚至整个Internet上被共享。DAFS使之更进了一大步，它把文件系统扩展到了一个，连接着各种各样存储设备，低延迟而高性能的存储网络中。关于现有的文件系统工作机制，许多人已经表示了他们的不满。DataCore软件公司的产品市场经理Nik Simpson说，“应用程序中，一个文件读取或写入的操作，往往要经过太多步骤地处理。”另一家提供SAN软件的厂商也曾指出，“假如一个应用程序试图读取一个文件，这一请求必须先经过操作系统，然后被分割成数次操作，包括打开文件，映射文件索引到不同的磁盘数据块，把数据来往返回的在系统缓冲区和应用程序内存之间传输。这大大的增加了系统负担。” DAFS的设计目的主要有三个。第一，它将大大简化文件读出和写入的步骤，把这一过程的系统负载降到最低。第二，它被设计成与底层传输无关的协议，因此可以在各种网络连接协议之上实现，包括光纤通道，千兆以太网甚至SCSI这样的存储协议。第三，它将提高存储网络的可扩展性，给传统的NAS和SAN注入新的活力。其精髓就是融合NAS和SAN的优势，并在一个统一的体系结构下，即体现出SAN的高性能，又能够实现数据的共享。DAFS Collaborative的主席，现工作于Network Appliance公司的David Dale介绍说，“现在有一个发展方向是让共享文件能够接受多种并行的访问，这样，各种各样主机平台和应用程序产生的文件，就可以统一的存放在一个存储中心之上。然而这对于SAN来说十分困难，除非你使用新的协议，这个协议就是DAFS。” DAFS使在以太网（或者其他任何网络连接）上的文件传输能够达到线速度。即在10兆带宽的以太网上，传输文件的带宽可以达到10兆每秒。不像TCP/IP协议，过多的附加数据和操作使你永远不可能以接近线速度传输数据。而且，DAFS不会给主机的计算能力增加负担，相反，倒是会降低CPU对文件操作的介入。另外一个附带的好处是，DAFS可以达到裸设备的文件I/O性能，但是却具有文件系统的所有治理功能。三、来自厂商的关注 Dale期望更多的NAS厂商能够采用DAFS协议，“这可以有力的改善和提高NAS在存储行业的地位，并使NAS的适用范围更加广泛。”“DAFS把NAS和SAN在应用范围和方式上的界限模糊了。”“剩下的只是选择光纤通道、千兆以太网或者其他高速网络。” 在现有的系统中实现DAFS有两种方式。第一种方式是，以系统插件或补丁的形式，安装在操作系统中。这种方式的原理是截获文件I/O调用，工作方式类似NFS。这种方式减化了系统内核的文件操作步骤，是最早实现DAFS的方式。这种方式完全兼容和支持现有的网络环境和应用，如Web和数据库应用等。然而，这种方式对性能的提升并不是最理想。要得到最大限度的性能提升，就需要采用第二种方式，即完全DAFS工作方式。当然，这需要应用程序中，针对文件操作的部分要重新编写，以达到彻底优化文件操作的目的。幸好，无论是软件供给商还是用户，很快就会意识到重新针对DAFS编写其应用的意义和重要性。
“我原以为，劝说Oracle公司采用DAFS技术是很困难的。”在成功的劝说了Oracle公司正式采用DAFS技术之后，Simpson不无庆幸的说，“我看不出什么理由让他们这么做，这真的会打乱他们的计划，他们已经具有了今天看起来很好的解决方案，而且其中的协议和例程也是自有专利技术。” 四、DAFS的基础建立与底层无关的高层协议是一个好主意。DAFS并不关心存储设备接口标准、交换方式和设备、以及其他底层的存储网络具体实现。它工作在被称为VI（Virtual Interface）的标准接口之上。这是由微软公司、Compaq公司和Intel公司共同设计开发的一个标准界面接口，在主机集群和并行处理环境中已经被使用了很多年。例如，集群的DB2数据库和Oracle数据库服务器之间交换记录锁定信息，就是通过VI实现的。DAFS把VI扩展成为一种文件共享应用，它独立于任何特定的网络传输机制，例如以太网、光纤通道或者InfiniBand。不出意外的话，很快基于DAFS的新型NAS，就可以在性能上挑战SAN。事实上，由传统SAN所支持的块级存储方式，其主要优势就依靠于光纤通道技术的高性能。而传统NAS虽然在性能方面不及SAN，但是基于文件级的共享，使其争取到了一部分特定用户。假如有一天，用户可以在文件级共享数据，同时可以拥有块级存储的性能，那么光纤通道SAN的应用范围势必会被压缩甚至取代。尽管DAFS技术发展如此迅速，它究竟还只是新兴技术之一，距离被广泛认同和使用还有一段时间。不过，据Gartner Group和Burton Group等组织分析，DAFS的发展速度还会加快，尤其是像微软公司这样的要害性厂商也加入DAFS Collaborative之后。提及微软，与其他主要数据库厂商一样，微软公司的Microsoft SQL Server同样也支持VI标准。在技术和市场运作方面，都有充足的理由使微软的数据库支持DAFS，因为这只能令其运行的更快更好。不管怎样，DAFS将以强大的吸引力，牵动业界的诸多厂商。就在EMC公司和Sun公司还在鼓吹“VI over NFS”的时候，Network Appliance公司已经拟定了一个关于DAFS的庞大的发展计划。并打算以此为契机，把公司的产品、解决方案和技术理念都推向一个新的高度。究竟NFS是一个22年前制定的老标准了，是时候变革了。