按理說，沒有人愿意為自己不曾使用的東西付錢，但在過去相當(dāng)長的一段時(shí)間里，企業(yè)的存儲系統(tǒng)管理者卻不得不這樣做。傳統(tǒng)磁盤存儲設(shè)備購買和配置的方式非常死板，導(dǎo)致存儲設(shè)備的空間利用率始終在低水平徘徊。因此過去十年間，如何提升存儲效率一直是業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)主題，并成為大多數(shù)存儲專家研究的目標(biāo)。但迄今為止，只有自動精簡配置技術(shù)在這方面實(shí)現(xiàn)了突破，產(chǎn)生了實(shí)實(shí)在在的效益。

自動精簡配置的概念也許很容易理解，但它事實(shí)上卻是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。如果一個(gè)磁盤陣列僅僅針對實(shí)際的數(shù)據(jù)分配存儲空間，那么它就能比傳統(tǒng)存儲保存多得多的數(shù)據(jù)量。而傳統(tǒng)存儲會占用所有未來才可能用到的空間（從自動精簡配置的角度看，其實(shí)沒有任何必要）。此外，從磁盤陣列上移除那些應(yīng)用程序創(chuàng)建和使用的數(shù)據(jù)有相當(dāng)多的步驟，到目前為止還沒有一種標(biāo)準(zhǔn)的通信機(jī)制能幫助存儲識別應(yīng)用層的數(shù)據(jù)到底有沒有被使用。

各存儲廠商針對這些問題所用的方法五花八門，但那些最有效的機(jī)制往往很難用在過去的存儲陣列上。這就是為什么新一代存儲系統(tǒng)往往來自于那些小公司，包括了高效的自動精簡配置技術(shù)，且已經(jīng)發(fā)展了較長的時(shí)間。而那些行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)型公司，也許直到最近才開始增加此類功能。

精簡寫分配

在傳統(tǒng)存儲設(shè)備里，磁盤與服務(wù)器端的可見容量是一一對應(yīng)的。對于塊存儲技術(shù)而言，服務(wù)器端看到的是一個(gè)固定大小的盤、卷或者LUN,而且空間中的每一個(gè)（數(shù)據(jù)）位都指向后端磁盤陣列中相應(yīng)的磁盤驅(qū)動器。比如Windows Server中C盤的空間是100GB,那么磁盤陣列里就一定會有幾塊磁盤組成RAID組，并提供這100GB的可訪問預(yù)留空間。

最基本的自動精簡配置應(yīng)用是從傳統(tǒng)的空間分配方式直接演化而來的。所有的存儲空間匯集到一個(gè)資源池中，并使用統(tǒng)一大小的“頁面”將空間分塊，最終，按需分配給服務(wù)器的是資源池中的“頁面 ”而不是最初的存儲空間。在我們提及的例子中，100GB大小的C盤可能只包含10GB的文件數(shù)據(jù)，而映射到后端磁盤陣列中的實(shí)際使用空間也僅僅10GB而已。如果服務(wù)器端有新的文件寫入，陣列端則會從空閑資源池中劃撥新的空間給服務(wù)器。

這種“隨寫隨分配”的自動精簡配置方式今天已經(jīng)相當(dāng)普及。多數(shù)中端和企業(yè)級存儲陣列以及一些小型設(shè)備都包含這種功能。其中，有些產(chǎn)品是內(nèi)置的原生功能；有的產(chǎn)品需要通過附加選件實(shí)現(xiàn)。不過，這個(gè)方式也有一定的問題。

一個(gè)顯而易見的問題在于，這樣的系統(tǒng)只能精簡一次。在寫入新文件時(shí)，大多數(shù)文件系統(tǒng)傾向于使用新的空間，以避免出現(xiàn)碎片；在刪除內(nèi)容時(shí)，只會在文件系統(tǒng)層簡單的將該文件打上不可用標(biāo)記，而不會寫零擦除或?qū)⒖臻g釋放給后端的磁盤陣列。這些文件系統(tǒng)最終會吞噬掉全部預(yù)分配給它們的空間，即使并沒有太多的額外數(shù)據(jù)寫進(jìn)來。這不僅僅降低了系統(tǒng)的效率，而且會帶來過量使用（over-commit）的風(fēng)險(xiǎn)，一旦磁盤陣列不能響應(yīng)空間增加的請求，寫操作將陷入停頓。

這里我們要表達(dá)的觀點(diǎn)是，沒有精簡空間回收功能的自動精簡配置是沒有價(jià)值的，因?yàn)殚L期使用下來，用戶并不會獲得太多的收益。另外，多數(shù)的存儲管理員主觀上認(rèn)為“精簡的存儲”必須始終保持“精簡”,所以有效地回收閑置空間正在迅速成為新的功能需求。

對于自動精簡配置技術(shù)來說，回收閑置空間是比準(zhǔn)確分配空間更難實(shí)現(xiàn)的部分。在各種自動精簡配置的實(shí)踐中，是否能讓閑置空間返回空閑存儲池是差異的關(guān)鍵，而且到目前為止，在這一點(diǎn)上業(yè)內(nèi)各公司仍然處于各行其是的狀態(tài)。

難以實(shí)現(xiàn)精簡回收功能的根源在于應(yīng)用程序和存儲系統(tǒng)之間缺乏溝通。像上文提到的那樣，文件系統(tǒng)不會有精簡的“意識”,當(dāng)一份空間不在被使用時(shí)，沒有現(xiàn)成的機(jī)制去通報(bào)這些情況。而有效自動精簡配置的關(guān)鍵就是要發(fā)現(xiàn)回收閑置空間的機(jī)會。這里有兩種方法可以從底層實(shí)現(xiàn)這一機(jī)制：

· 存儲陣列可以偵聽其接收和保存的數(shù)據(jù)，并且當(dāng)出現(xiàn)回收空間的機(jī)會時(shí)，陣列能夠嘗試去實(shí)現(xiàn)這個(gè)操作。

· 修改服務(wù)器端的設(shè)置，當(dāng)空間不在使用時(shí)，從服務(wù)器端發(fā)信號給后端的磁盤陣列，提示陣列實(shí)行空間回收。

前一種方法技術(shù)上較難實(shí)現(xiàn)，但可能更有效，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)廠商似乎對為其產(chǎn)品增加精簡功能并沒有太多的熱情。像Data Robotics公司的Drobo存儲系統(tǒng)就可以偵聽某些常見的分區(qū)和文件系統(tǒng)類型，并判定出哪些磁盤塊是空閑的，之后進(jìn)行回收和再利用。但是，考慮到可用的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和卷管理器軟件的數(shù)量十分龐大，因此這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來是極其困難的。

而對于那些采用后一種精簡配置方法的企業(yè)來說，關(guān)鍵的話題則是改進(jìn)服務(wù)器和存儲系統(tǒng)之間的通訊機(jī)制。

全零頁回收

最有名的精簡使能技術(shù)也許就是“全零頁回收（zero page reclaim）”.磁盤陣列以頁面為單位劃分存儲空間，并且按著存儲數(shù)據(jù)的需要分配頁面。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)頁面的內(nèi)容全部為0,那么這個(gè)頁面將被回收到空閑資源池。未來發(fā)生的任何“讀請求”都會產(chǎn)生出全零頁面，而任何的“寫請求”都會觸發(fā)另一個(gè)頁面被分配出去。當(dāng)然了，技術(shù)實(shí)現(xiàn)不可能像說的這么簡單。

事實(shí)上全部寫零可能是有問題的。畢竟，寫一個(gè)0與寫一個(gè)1需要消耗的CPU和I/O資源是一樣的，而服務(wù)器和存儲系統(tǒng)為此損耗的效率也不亞于容量的浪費(fèi)。為此，負(fù)責(zé)SCSI存儲接口標(biāo)準(zhǔn)的“T10技術(shù)委員會”已經(jīng)指定了一個(gè)叫做“WRITE_SAME”的SCSI命令，用以消除重復(fù)的I/O,而且，該命令還衍生出所謂的“丟棄位（discard bit）”,用來通知磁盤陣列它們不再需要保存那些全零數(shù)據(jù)。

大多數(shù)磁盤陣列還不具備在寫操作過程中發(fā)現(xiàn)全零頁的能力。相反，它們會先將數(shù)據(jù)寫入磁盤，隨后通過一個(gè)掃描進(jìn)程找出并丟棄那些全零的數(shù)據(jù)頁。因此，只有在完成掃描和丟棄操作之后，空間才能釋放出來。這個(gè)進(jìn)程可以通過后臺策略自動運(yùn)行，亦可讓管理員手動開啟。有些磁盤陣列能在做卷鏡像或遷移的時(shí)候發(fā)現(xiàn)全零頁，進(jìn)一步改進(jìn)了空間的利用率。

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標(biāo)簽： 大數(shù)據(jù) 服務(wù)器 服務(wù)器端 通信 云計(jì)算

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