存储设备项目Isilon集群存储方案介绍
2009年12月28日
目录
1解决方案 (5)
1.1I SILON概述 (5)
1.2方案设计 (6)
1.2.1Isilon存储节点正背面视图 (9)
1.3方案指标汇总 (10)
1.4方案竞争优势 (11)
1.4.1超大可扩展容量 (11)
1.4.2超快扩容速度 (11)
1.4.3可增长的高性能 (11)
1.4.4高可靠性 (12)
1.4.5高可用性 (12)
1.4.6高可维护性 (12)
1.4.7高利用率 (13)
1.4.8适合多应用环境 (13)
2服务方式与级别 (13)
2.2技术支持 (14)
2.3在线支持 (14)
2.4本地服务支持 (15)
2.5售后服务技术支持详述 (16)
2.6地域覆盖 (16)
3产品技术参考 (17)
3.1特性与优势 (17)
3.1.1开放式架构 (17)
3.1.2分布式操作系统 (19)
3.1.3统一命名的空间 (22)
3.1.4高性能 (24)
3.1.5易安装和管理 (26)
3.1.6扩容简易 (28)
3.1.7数据安全性高 (30)
3.2产品技术规格 (34)
4ISILON集群存储测试数据 (35)
1.测试环境 (35)
1个节点测试数据 (35)
2个节点测试数据 (36)
4个节点测试数据 (36)
8个节点测试数据 (36)
16个节点测试数据 (37)
32个节点测试数据 (38)
1 解决方案
1.1 Isilon概述
Isilon/美国赛龙集群存储系统有限公司是2001年成立于美国西雅图，并由美国红杉投资集团投资，专门面向集群存储领域的存储提供商；2006年在NASDAQ上市，2007年十月进入中国市场，目前在中国市场有比较多的客户，主要集中在能源、媒体、高性能、生命科学等领域。2008年Gartner的统计数据显示，Isilon在scale-out NAS领域处于遥遥领先的位置，技术上至少领先同类厂家五年以上。
Isilon IQ集群存储系列产品设计基点是为满足以数据为核心的企业对高性能计算环境的要求。Isilon的集群存储方案是由OneFS?操作系统软件和最先进的符合行业标准硬件所组成，提供灵活的“按需购买，渐进扩展”（pay-as-you-grow）的企业级集群存储系统。内置TrueScale?技术的OneFS，使Isilon IQ成为业内第一个也是惟一的能使性能和容量线性或独立升级的存储系统。这种灵活可调节的新型系统拥有一套高效的集群存储软件应用，为用户提供了现成的存储方案，完全满足多种应用和工作流需要。
Isilon IQ集群存储产品线满足企业全方位的存储要求，从最高性能的一级应用到二级的企业归档、磁盘到磁盘备份和灾难恢复。基于OneFS操作系统，Isilon IQ系列产品能提供易于安装和增容的单个可扩展存储池。
1.2 方案设计
根据需求选择Isilon产品线X系列中的构成存储集群，提供两种选择方案，应用Isilon存储的两种型号，Isilon IQ12000X、Isilon IQ36000X。Isilon IQ12000X提供2.00GHz主频的Xeon处理器，每节点4GB高速缓存，每节点2Gbps对外总带宽（2个1Gbps千兆以太网接口或1个2Gbps绑定千兆以太网接口）;Isilon IQ36000X提供2.33GHz主频的Xeon处理器，每节点16GB高速缓存，4Gbps对外总带宽（4个1Gbps千兆以太网口或1个绑定的4Gbps千兆以太网接口），后端万兆交换机选用万兆Infiniband交换机。
2.00GHz主频的Xeon处理器，36GB高速缓存，18个千兆以太网接口，18个内部万兆Infiniband接口，共提供1800MB/s最大吞吐量。后端使用24口万兆Infiniband交换机做内部数据交换。
2.33GHz主频的Xeon处理器，64GB高速缓存，16个千兆以太网接口，8个内
部万兆Infiniband接口，共提供1600MB/s最大吞吐量。后端使用8口万兆
Infiniband交换机做内部数据交换。
方案1集群存储总容量108TB，最大可用容量96TB，对外聚合带宽1800MB/s；
方案2集群存储总容量144TB，最大可用容量108TB，对外聚合带宽1600MB/s；
方案1比方案2提供了更大的对外聚合带宽和更多的内部交换端口，集群性能相对较高，保护机制的选择性较多，但是集群的可用容量较少。
1.2.1 Isilon存储节点正背面视图
1.3 方案指标汇总
1.4 方案竞争优势
1.4.1 超大可扩展容量
此集群可以扩展至96个节点加96个扩展抽屉。并且所有空间都属于同一文件系统，也就是说，扩充的容量不需要做新的RAID或者加入到现有RAID，不需要建立逻辑卷，不需要创建文件系统，不需要修改使用存储客户端的任何设定。
1.4.2 超快扩容速度
使用RAID技术的存储系统扩容不便，向RAID中增加新的容量只能以一到两块盘为单位，且需要长时间重建和同步，这对增加上百TB的容量是不可想象的，而新容量做成新的RAID 又会浪费更多的空间做冗余且往往需要修改使用存储的客户端设定。Isilon集群存储由于采用了专利的OneFS核心系统，没有RAID概念以及相关的重建过程，因此每增加一个节点至可用容量只需要60秒钟，比如我们需要再增加10个Isilon节点，连线完毕通电后仅需要10分钟后即可将其加入到可用容量中！
1.4.3 可增长的高性能
由于Isilon存储系统的“集群化”设计，决定了其性能能够和容量同步提升的特点，就类似
动车组列车，每一节车厢（Isilon存储节点）都有自己的动力（处理器、高速缓存和对外网络接口），而不像传统的列车，靠一个动力强劲的车头（存储机头）拉动一批没有动力的车厢（存储扩展柜），如果车头能力不变（一般的存储系统，机头的性能是固定或者几乎没有太大扩展能力的），增加新的车厢（增加存储扩展柜，扩容），只能造成性能的下降。
1.4.4 高可靠性
一般的存储系统都采用RAID技术来进行数据保护，这样能够保证一到多块硬盘同时损坏而不产生数据丢失，而Isilon的N+M保护级别允许同时1~4个节点（存储盘柜）同时损坏且数据不丢失，这是任何RAID技术无法实现的，具有更高的安全性。并且Isilon文件级别采取不同的保护，重要数据使用高保护级别，相对不重要的采用低保护级别，既保障了数据安全，又节省了宝贵的存储空间，并且保护级别可以随时在线更改不需要停机。
1.4.5 高可用性
类似动车组的存储节点设计配合双冗余的交换机等附加设备，Isilon集群存储不存在单点故障。SmartConnect Advanced技术实现了用户的负载均衡和动态迁移，保证了资源的有效利用和存储故障时所有用户不掉线。
1.4.6 高可维护性
Isilon存储集群由外观和设计完全一样的存储节点构成，连线和维护异常便利，附加的设备也只有后台交换机，架构异常简单。每一个Isilon存储节点上都可以进行管理，这样不会出现传统存储的机头损坏就无法进入管理系统的情况。而且由于不需要做RAID，逻辑卷和文件系统，无论是维护10TB还是1000TB数据，管理难度和复杂度都没有任何区别。
1.4.7 高利用率
与传统存储扩容需要做新的RAID不同，不改变保护级别的情况下Isilon存储集群实现数据保护的容量损失是固定的，比如N+1保护级别下的9个IQ 12000X节点可用容量是96TB 左右（损失一个节点的容量），这时候再增加一个节点IQ 12000X，它的12TB空间都会是可用容量，而不会因为数据保护而容量损失，这是传统存储很难做到的。这个优势在节点越多容量越大的情况下越明显，最高级别的保护下（N+4保护级别，同时允许4个节点即个4个盘柜同时损坏）存储空间可用率最高仍然可以接近96%，如果存储系统需要面向未来大规模扩容，空间利用率将是非常重要的，毕竟海量存储容量下几个百分点的差距都会产生可用空间数十TB的区别。
1.4.8 适合多应用环境
Isilon类似“动车组”的模块化集群化设计注定其无论在要求存储高性能的HPC高性能运算领域，要求海量的数据备份领域还是常规应用领域都可以游刃有余，专利的FlexNet功能还能保证各个业务网络层隔离，互不影响。
2 服务方式与级别
2.1 概述
Isilon出众的技术支持是您的企业IT运作成功的关键。我们认为仅仅是在问题出现后再作出反应是远远不够的，Isilon能帮您防患于未然，确保您的存储系统总是表现出处理的高性能、数据的高可用性和运作的高效率。
Isilon 全球服务体系能够提供业内最灵活的技术支持方案，让企业能够充分利用支持服务，满足其独特的IT 和业务需求。每一家企业面临的问题都不同，Isilon 全球服务体系将根据您的人员和IT 特点，为您量身定做最合适的服务方案。
采用最适合自己的技术支持方案，企业用户能够建立一个全球支持战略，使每一笔IT投资的回报达到最大化。
2.2 技术支持
Isilon 技术支持致力于让您的Isilon投资物超所值。我们提供的技术服务包括：
●全面的故障分析
●硬件和软件技术支持
●全天24小时电话、邮件和网站支持
●远程问题通知
2.3 在线支持
客户可随时登录Isilon网站，获得在线技术支持：
●Isilon知识库
●登陆填写服务请求
●在线技术培训
●下载升级软件
2.4 本地服务支持
在Isilon，我们深知快速有效提供现场支持的重要性。在我们的白金和黄金客服计划中，Isilon 的区域服务代表在您需要的时候，随时准备为您服务，包括提供远程系统诊断和送递配件到现场。其他现场服务，可通过请求以下一个咨询服务：
●先进的存储整合
●备份和恢复整合
●数据迁移服务
2.5 售后服务技术支持详述
技术服务体系：
美国总部中技术支持中心
2.6 地域覆盖
以北京、上海、广州服务中心为区域的枢纽。
3 产品技术参考
3.1 特性与优势
3.1.1 开放式架构
首先，解释一个概念，scale-up和scale-out是什么？
Scale-up和scale-out技术都是从服务器领域衍生出来的概念。在服务器领域，从早期的mainframe到Unix小型机到现在最为流行的集群架构，就经历了从scale-up架构到
scale-out架构的转变。
开始的mainframe和Unix小型机都是标称最大可以支持若干CPU和若干内存，但是实际购买时，却不会一次到位，而是按需扩展，比如第一次先买4个CPU，8G内存。过一两年以后，扩展到8个CPU和16G内存；当某一天达到此系统的上限以后，服务器的处理能力就不能通过在原来服务器里面扩展CPU和内存来实现了，而只能购买新的服务器来实现。这种架构就叫做scale-up架构，其含义就是设备处理能力上限在购买时已经确定，如果需求超过上限，只能重新购买更高性能的设备。
现在流行的集群架构是完全采用了积少成多，采用搭积木的方式来实现高端服务器的处理性能。构成集群系统的个体本身性能并不高，但是通过把成百上千台个体聚合起来，其提供的处理能力就可以比高端的服务器还要高。目前世界上最快的计算系统，就是采用这种架构来完成的。这种采用搭积木模式搭建起来的系统采用的就是scale-out的架构。这种scale-out 架构本身就是一种开放式的架构。当把这种架构移植到存储设备上，就形成了scale-out架构的存储。
Isilon公司的集群存储作为scale-out NAS领域的领头羊，具有如下的架构特点：
如图所示，Isilon集群存储分为三个组成部分：
●前端网络
Isilon集群存储前端网络目前采用千兆以太网，接入客户现有环境的核心交换机内部。
在可见的将来，如果万兆网成为主流，Isilon集群存储也将提供万兆接入端口。
●存储节点
Isilon集群存储的存储节点分为五大系列（其中S，X，NL三大系列又被称为平台节点，Accelerator和EX扩展节点又被统称为扩展节点），十四小类：
●后端网络
目前Isilon集群存储架构支持SDR、DDR和QDR的Infiniband交换机。
支持的厂家包括Flextronics，QLogic，CISCO，Voltaire等。
3.1.2 分布式操作系统
Isilon是软硬件一体的解决方案提供商，其底层硬件结构是基于一种开放式结构的（参见上节，开放式结构）。硬件层之上是Isilon拥有完全版权的操作系统OneFS，它既是操作系统又是文件系统，是一种全分布的操作系统。
OneFS 是Isilon 已经提出专利申请的分布式文件系统，为Isilon IQ 提供了核心智能特征。OneFS 通过使用一个分布式锁管理器、一个缓存和一个维持集群内全局一致性的区域管理器，来保持节点的同步。正是由于这种整个集群节点间的全局一致性，避免了访问文件系统时的单点故障。集群内的任何一个节点都能处理读写要求，都能代表整个文件系统的功能特色。集群内的所有节点都具有同等地位，因此整个系统是完全对称的，克服了节点的等级差异和内在的瓶颈。
其他存储系统通过RAID和卷管理层来传输数据，产生了数据布局的低效率。而OneFS直
接在单独的磁盘上控制文件的布置，通过优化文件在集群上的分配，极大地改善了磁盘子系统的性能。通过以一个文件接着一个文件的方式在磁盘上布置数据，OneFS能在卷、目录甚至是文件的层级上来控制存储系统的冗余水平。
OneFS还有其他几个特点和好处。FlexProtect-AP?软件提供了最新的功能性，能在短时间内重建发生故障的磁盘，利用整个集群内的空余存储空间来规避数据丢失的风险，主动地监控和抢先将数据从有风险的组件迁移出去。传统的企业存储系统将等值重建操作局限在存储系统的子集内进行，这导致出现了恢复的瓶颈，增加了重新保护数据的时间，大大增加了当单个组件发生故障时数据丢失的风险。传统的RAID-5等值保护如果在重建工作完成之前如果出现多个组件故障，就会引起数据丢失。相比之下，FlexProtect-AP能自动地将所有的数据和错误更正信息分布到整个集群上，其高效可靠的错误更正技术保证了所有的数据保持完整，即使在同时出现多个组件故障的情况下也能被方便地被存取。
在OneFS之外，有五个需要单独付费购买的模块：
SnapShotIQ：Isilon SnapShotIQ 提供了秒级快照的解决方案，和其他厂商的快照方案不同的是，snapshotIQ是基于目录或者子目录层次做快照；而且每个目录可以维护高达1024个快照；做快照不需要预留空间。
SmartConnect：SmartConnect IQ提供了前端网络的负载均衡模式，可以提供Round Robin，CPU忙闲，网络吞吐量，网络连接数等四种均衡策略。另外对于NFS协议，SmartConnect提供了基于NFS协议的的IP failover方式，提供了对TCP连接的容错。