Все серверы NetApp Filer, за исключением младшей модели F87, конструктивно состоят из управляющего модуля и дисковых полок, подключаемых к управляющему модулю по одной или нескольким петлям Fibre Channel. Управляющий модуль обеспечивает взаимодействие с локальной сетью и поддерживает подключение к внешней ленточной библиотеке. В управляющем модуле работает специализированная операционная система Data ONTAP, в задачи которой входит управление дисковым пространством, организацией томов, поддержкой прав доступа и т.д.
Серверы NetApp обладают рядом особенностей, призванных повысить производительность операций чтения/записи и обеспечить надежность хранения данных. Прежде всего, это большие (до 3 Гбайт) объемы оперативной и энергонезависимой памяти. Около 75% всей памяти используется в качестве кэша при операциях чтения. ОС сохраняет в кэш-памяти данные, полученные при «опережающем» (read-ahead) считывании, что позволяет достичь максимальной скорости при операциях чтения и минимизировать задержки.
В серверах Network Appliance установлено по 64-128 Мбайт энергонезависимой памяти NVRAM, где изначально сохраняются все запросы на запись, а затем асинхронно выполняется запись на диск. Такая схема обеспечивает сохранность данных при отключенном электропитании в течение длительного времени (около недели) и гарантирует, что вся информация, переданная серверу, в конечном итоге будет сохранена на диске. Основное отличие этой схемы от используемой в традиционных системах хранения состоит в том, что работа ведется на уровне файловой структуры и файловых запросов (NFS, CIFS), а не на уровне дисковых блоков данных. При этом повышается как производительность, так и эффективность использования оперативной памяти; по существу, в памяти ведется транзакционный журнал файловых операций, которые в определенный момент времени фиксируются на диске.
|
| Рис. 2. Зависимость времени реакции от нагрузки |
Приведенный на рис. 2 график поведения сервера F880 при увеличении нагрузки демонстрирует устойчивость к перегрузкам; время реакции сервера на запрос слабо зависит от нагрузки, что позволяет использовать NAS-серверы для организации хранилищ данных, способных выдержать резкий рост трафика, например, для обслуживания Internet-порталов в момент пиковой нагрузки.
Обеспечение непрерывного доступа к данным — ключевая задача, которую решает централизованная система хранения. Для повышения надежности серверов F800 используются стандартные средства: массивы RAID; «горячая» замена дисков; поддержка дисков «горячего» резерва; дублированные источники питания; подключение к двум независимым линиям электропитания.
NetApp Filer поддерживают все распространенные сетевые технологии: Fast Ethernet/Gigabit Ethernet, ATM, FDDI. Возможно использование транковых и резервированных подключений к локальной сети, обеспечивающих балансировку нагрузки между интерфейсами и создание отказоустойчивых конфигураций.
Надежность NAS-сервера Network Appliance составляет около 99,99%, что эквивалентно одному часу простоя в год. Для достижения более высокой степени надежности следует использовать кластерную конфигурацию.
Data ONTAP
Особенностью серверов NetApp является тесная интеграция аппаратуры и программного обеспечения. Операционная система Data ONTAP реализована на основе микроядра и оптимизирована для выполнения функций работы с файлами: доступ к файлам, защита информации, управление правами доступа и т.д. Перечислим наиболее интересные особенности Data ONTAP, обеспечивающие надежность хранения данных и простоту управления устройствами.
- WAFL (Write Anywhere File Layout) - cпециализированная журналируемая файловая система. Она обеспечивает поддержку RAID-4, позволяет динамически расширять размеры томов, добавлять новые диски и т.д. Использование RAID-4 объясняется тем, что именно этот тип организации дисковых массивов позволяет "прозрачно" расширять размеры логических томов. При этом за счет оптимизации аппаратной архитектуры и программного обеспечения сводится к минимуму падение производительности на операциях записи, характерное для RAID уровней 3-5.
- Snapshot - получение мгновенного снимка данных выбранного тома для последующего архивирования или отработки внештатных ситуаций. Эта технология, основанная на возможностях WAFL, позволяет за доли секунды создать копию файловой системы. При этом реального перемещения данных не происходит, вместо этого фиксируется образ файловой системы, и все последующие изменения записываются в другую область диска. Таким образом, возможно создание и поддержка нескольких десятков таких копий при существенной экономии дискового пространства.
- SnapRestore - мгновенный возврат к сохраненному с помощью Snapshot снимку тома. Данная технология дает возможность кардинально уменьшить время восстановления данных в случае их повреждений, связанных с ошибками пользователей или программными ошибками.
- SnapMirror - создание удаленных копий данных и их дальнейшая поддержка. Удаленная копия поддерживается в асинхронном режиме, что позволяет использовать для репликации пакетные среды передачи с невысоким гарантированным качеством обслуживания.
- FilerView - система удаленного конфигурирования устройства по протоколу HTTP с помощью любого браузера. Все операции по настройке и мониторингу оборудования можно выполнять через Web.
Data ONTAP поддерживает сетевые файловые системы NFS для Unix и CIFS для Windows NT; при этом обеспечивается пофайловый контроль доступа и контроль блокировок.
Работая в домене Windows, сервер Network Appliance может функционировать как входящий в домен сервер, обращаясь к контроллерам домена за подтверждением авторизации пользователей. В среде Unix сервер может получать информацию для авторизации пользователей по протоколу NIS.
Для минимизации кода в систему Data ONTAP не включены функции поддержки ленточных или магнитооптических библиотек; предлагается использовать стандартный способ управления ими из любого программного обеспечения резервного копирования, например, Legato Networker, Veritas NetBackup, HP OmniBack и т.п. Для того чтобы не передавать архивируемые данные по сети, серверы Network Appliance поддерживают отдельное подключение архивных устройств посредством SCSI (прямое подключение) или Fibre Channel (возможно подключение к сети хранения).
|
| Рис. 3. Резервное копирование с использованием протокола NDMP |
Для того чтобы ПО резервного копирования могло управлять библиотекой, подключенной к NAS-серверу напрямую или через сеть хранения, используется стандартный протокол NDMP (Network Data Management Protocol), разработанный совместно с Legato Systems. Он позволяет (см. рис. 3) серверу резервного копирования управлять как NAS-сервером, так и подключенной к нему библиотекой. При этом по локальной сети осуществляется только управление, а данные передаются по выделенному каналу или по сети хранения данных. Выпущена уже четвертая версия протокола NDMP, о поддержке которой объявили уже более 25 компаний, в том числе Legato, Tivoli Systems и Veritas.
