(连载)网络存储导论第15章：Netapp产品分析(6)_存储备份

15.4.3.2 Filer 的系统结构 Filer 由控制器机头和磁盘子系统组成。机头通过光纤通道接口连接磁盘SAN 子系统，通过网络接口提供数据到应用服务器，机头的接口数量通过PCI 插卡扩充。磁盘子系统由可以堆叠的磁盘柜组成。 Filer 的基本软件结构如下图（图5-57）所示，一些紧密耦合的处理模块处理NFS，CIFS，和 HTTP 请求。一个请求从下方的网络驱动开始，经过网络协议层和文件系统，向上到达磁盘I/O ，当文件系统完成了请求，它把请求送回网络。这些模块建立在一个简练的real-time 内核上，提供产生进程，内存分配，消息传递和中断等基本处理。网络层支持TCP/IP，与UNIX 系统相比，为Filer 的文件服务进行了优化，以增加Filer文件系统通讯的效率。 WAFL.， Filer 的文件系统，是专门为通过网络提供文件服务而设计的，而且与Filer的RAID 配合设计，解决常规操作系统由于RAID 而引起的性能问题。 (连载)网络存储导论第15章：Netapp产品分析(6)（图一）

图 5-57 Filter 基本结构 15.4.3.3 WAFL - Write Anywhere File Layout Filer 文件系统是经过重新设计的，而不采用常规文件系统，是为了达到三个主要目标：文件系统应当和RAID 高效协同文件系统可以在新增磁盘时动态扩充文件系统无需进行费时的一致性检验而且，由此产生了支持Snapshot 的要求。在一些方面WAFL 的磁盘格式与其他UNIX 文件系统类似，例如， Berkeley Fast File System 和 IBM TransArc Episode file system。.其中： WAFL 是基于块的，使用连续的4KB block WAFL 使用 inode 来描述文件目录是非凡格式的文件 WAFL 利用文件保存元数据（meta-data），数据存储的控制信息，WAFL 的三个最重要的元数据，分别是inode file (包括所有的inodes)，空闲磁盘块的位图文件，空闲inode 的位图文件。将元数据以文件方式组织，可以将元数据块写到磁盘的任何位置，这就是WAFL（任意写文件系统）名称的来源。由于没有特定数据写入特定磁盘区（例如0 磁道）的要求，WAFL 可以完全控制其写操作的空间分配策略。Windows 和UNIX 的FFS 文件系统却不是这样的。 WAFL 利用了这种灵活性优化Filer 的RAID 的写操作性能，在IO 中write 优化的文件系统是十分重要的，因为写操作必须更新到磁盘或者NVRAM（不掉电内存），而读可以在UNIX/Window 用户和服务器的内存里进行Cache 缓存。一般 UNIX 和Windows 服务器的写操作数通常有5 到10 倍的读操作数。 15.4.3.4 Snapshot 介绍 Snapshot 功能是WAFL 的随意写带来的另一个功能。Snapshot ，也叫“快照”，是文件系统在线的（随时可以访问），只读的“拷贝”， Snapshot 只需几秒钟就可以生成，假如文件未被改变或删除就不占额外空间，或者说只有当文件系统的变化，变化部分会写入新的磁盘空间，这时，快照消费额外空间。快照可以用于在线备份，并且使用户可以自己进行文件恢复操作。简化了备份到磁带的作业。由于快照是整个文件系统的只读的拷贝，是当前文件系统的具备自身一致性的备份，所以无需关机或使当前文件系统离线，系统治理员可以将快照备份到磁带机上。 (连载)网络存储导论第15章：Netapp产品分析(6)（图二）

图5-58 Snapshot 的生成     上图（a）示意了一个简化的文件系统，一个指针指向文件对应的磁盘块，(b)示意通过指针结构的复制生成了快照，（c）示意当块C 被修改，修改后的值存入新块，C’，当前文件系统指向C’，而快照仍保存了文件系统在拍快照时的状况。
    WAFL 通过复制指针数据生成新的快照，由于该结构只有128Byte 大小，而且没有数据磁盘块需要复制或者移动，除非当前文件系统的数据发生变化，快照步需要占用额外的磁盘空间，而且快照可以即时生成。     Filer 可以为每个文件系统在线保留255 个版本的快照。可以手动生成或删除快照，也可以根据用户定义的日程自动生成和删除。Snapshot 占用的空间取决于用户数据变化的频率，可以通过指定快照占用空间的大小。一般17%的额外空间就可以保留整个文件系统的多个版本的快照。     用户访问快照的方式     文件系统的每个目录都含有一个非凡的子目录，表示快照，通过对它的访问，用户可以得到以前的数据。假如用户以外删除了名为foo 的文件，希望从快照里把它恢复出来，下面例子现实如何在UNIX/NFS 下察看以前的文件并进行恢复。     % ls -lu .Snapshot/*/foo
    -rw-r--r-- 1 hitz 16787 Jun 16 15:00 .Snapshot/hourly.0/foo
    -rw-r--r-- 1 hitz 16744 Jun 16 12:00 .Snapshot/hourly.1/foo
    -rw-r--r-- 1 hitz 16811 Jun 16 10:00 .Snapshot/hourly.2/foo     三个Snapshot 中含有文件 foo。 -u 选项通知ls 命令列出foo 文件的生成时间，也就是拍快照的时间。假如要恢复，只需要将要恢复的文件copy 回来到foo 所在得目录就可以了。     % cp .snapshot/hourly.0/foo .     Snapshot 的目录是隐藏的只读目录，这样平常的操作不会受影响，而且不会被修改。