存儲池、靜態卷、LUN?傻傻分不清!“NAS存儲空間”看這篇就夠了

大家好,我是加勒比考斯,是一個NAS領域的老司基。

以前是負責NAS板塊的小編一枚,有幸玩過眾多品牌的NAS,包括有群暉、威聯通、華芸、西部數據、鐵威馬以及Drobo等。

我會一直輸出NAS乾貨,碼字不易,希望大家給個關注!


這次來為大家講解NAS的存儲空間。

創作說明:

對於新手而言,最難理解的莫過於它的存儲空間了。裡面有“存儲池”、“存儲卷”、“靜態卷”、“厚卷”、“精簡卷”、“區塊LUN”、“快照”等等。如果一個不瞭解NAS的玩家上手突然看到這麼多陌生的名詞,肯定會有些懵。群暉與威聯通部分功能通用,可作了解。

這篇為掃盲貼,主要為大家實操介紹各個名詞,以及如何快速上手!

創作目錄:


1、存儲池與靜態卷是什麼?

2、存儲卷:厚卷、精簡卷

3、快照與存儲池的關係

4、LUN是什麼?

創作正文:

本次演示咱們以威聯通TS-453Dmini為例,為大家講解如何操作。威聯通TS-453Dmini是一款4盤位直立式NAS,延續爆款TS-453Bmini設計,其中重大改變的有4點:新款風道重做,散熱改進;主板內存升級為DDR4;處理器換為英特爾賽揚J4125四核處理器;網口換為雙2.5網口。

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本次演示的TS-453Dmini所用的硬盤是西部數據8TB紅盤,這4塊硬盤是從狗東購買,很是不捨得拆啊。該硬盤採用 NASware 3.0 技術的 WD Red 西數紅盤專為平衡 NAS 和 RAID 環境中的性能及可靠性打造。NASware 技術可以提高硬盤與 NAS 系統的兼容性,改善使用設備進行播放的效果。

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很多玩家會在企業盤與紅盤之中糾結,其實兩者各有優缺。如果很細心的玩家可以去查產品MTBF、URE、TBW等參數,咱們這裡只是簡單說一下。

1、紅盤轉速更低,噪音更低,發熱更低,讀寫性能也低,質保3年。

2、企業盤性能更高,轉速更高,噪音更高,發熱更高,可靠性更高,質保5年。

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存儲池與靜態卷是什麼?

“存儲池”這個概念源自於Data Protection Manager (DPM) 服務器,存儲池是在DPM服務器上存儲副本、卷影副本和傳輸日誌的一組磁盤。

咱們可以認為“存儲池”是一組磁盤組成的“數據保護管理器”,它的性質是服務器的一種,玩家可以簡單認為:多個磁盤通過某種特殊陣列(RAID)組合在一起,形成一個巨大的存儲區域,同時這個存儲區域支持與陣列相對應的功能。

那麼,如何建立存儲池?

1、打開“存儲與快照主管”,我們可以看到頁面顯示沒有磁盤區,也沒有存儲池。

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2、點擊“存儲/快照”後,進入存儲空間,我們可以選擇在存儲空間建立“新存儲池”或者“新卷”,我們選擇建立“新存儲池”。至於“新卷”咱們後面再說,這是威聯通的特有的一個形式。

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3、我們已經進入威聯通存儲池的創建步驟,首先咱們看到了有一個選項:“啟用Qtier(自動分層存儲)”,Qtier是威聯通獨有的技術,它可以說是目前所有NAS品類裡面,將SSD和HDD融合最好的一個方案。它將SSD作為存儲池的超高速層,HDD作為存儲層,將熱數據放在超高速層,從而在日常使用中擁有最好的體驗。

順便說一下群暉的方案,群暉是SSD高速緩存加速,只能將SSD作為HDD的加速工具,而無法融為一個存儲池。而這個SSD高速緩存加速,威聯通也有這個技術,玩家可以選擇使用,但是最為推薦Qtier技術。

本次我們只有4塊8TB紅盤,沒有SSD,所以跳過這個步驟,點擊下一步。

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4、如何選擇合適的RAID陣列,創建存儲池?

這個話題肯定是爭議最多的話題,而且經久不衰。RAID可以提供安全性、讀寫性能、存儲池容量,具體根據陣列類型而定!

RAID方案常見的可以分為5種,其餘的還有RAID 50,RAID 60等。

RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10

RAID 0無冗餘備份,存儲池包含所有硬盤容量,硬盤全部用來提升讀寫能力。簡單而言:假設10塊硬盤組成RAID 0陣列,存儲池讀寫能力變成單個硬盤的讀寫能力的10倍!硬盤只要損壞一塊,所有數據會立刻丟失。

RAID 1是一種鏡像磁盤陣列,其原理就是把一塊硬盤的數據以相同位置指向另一塊硬盤的位置。RAID 1又稱為Mirror或Mirroring,它的宗旨是最大限度的保證用戶數據的可用性和可修復性。它只支持2塊硬盤。存儲池容量只有單塊硬盤容量大小,不能提高存儲性能,硬盤可以允許隨機損壞一塊。其高數據安全性,尤其適用於存放重要數據,如服務器和數據庫存儲等領域。

RAID 5將數據以塊為單位分佈到各個硬盤上。RAID5不對數據進行備份,而是把數據和與其相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上,並且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲於不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數據損壞後,利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。它的容量為(n-1)塊硬盤總容量,存儲性能提升(n-1)倍,硬盤可以允許隨機損壞一塊。

RAID 6同RAID5一樣,數據和校驗碼都是被分成數據塊然後分別存儲到磁盤陣列的各個硬盤上。RAID6加入了一個獨立的校驗磁盤,它把分佈在各個磁盤上的校驗碼都備份在一起,這樣RAID6磁盤陣列就答應多個磁盤同時出現故障,它會進行兩次奇偶校驗,以提供寫入保護,因而RAID 6的寫入速度小於其它級別的RAID。RAID 6容量為(n-2)塊硬盤總容量,存儲性能提升(n-2)倍,硬盤可以允許隨機損壞2塊。但是在4塊硬盤的情況下,RAID 6的計算相較於RAID 10而言會更加密集,所以重建速度較慢。

RAID 10其實結構非常簡單,首先創建2個獨立的RAID 1,然後將這兩個獨立的RAID 1組成一個RAID 0,RAID 10容量為2塊硬盤總容量,存儲性能提升2倍,硬盤可以防止兩個磁盤同時出現故障,但是這兩塊硬盤不能是存儲同一份數據的硬盤。如果發生意外,RAID 10重建速度較RAID 6更快。

大家對於各種RAID 磁盤陣列的選擇,擁有太多種方式。我隨意列舉玩家常用的各種RAID 磁盤陣列方式:

a、一個存儲池 :RAID 5

b、一個存儲池 :RAID 10

c、一個存儲池 :RAID 6

d、兩個存儲池:RAID 1,獨立靜態卷

e、多個獨立靜態卷,重要數據備份多個靜態卷。

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系統會默認選擇“RAID 5”陣列。但是最多爭議也是RAID 5,大家不懷疑它的好用,只針對如果單塊硬盤損壞,換新盤後是否能夠重建成功?其中URE (Unrecoverable Read Error rate) “不可恢復性讀取錯誤率”。現在有的廠商也叫做Non-recoverable Errors per bits read或者Nonrecoverable Read Error rate。以下表格是RAID 5陣列重組成功與否的概率。

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圖片來自知乎木頭龍

很多玩家會很震驚失敗率為何如此之高?但是很多人並沒有碰到,這次又要提到SMR和PMR硬盤。算了,SMR這個先不講了,篇幅越來越長了。

至於為什麼失敗率如此之高,但是遇到崩潰的玩家並不多呢?這時候我們又要講一下BBM(Bad Block Management)技術。BBM是一種磁盤陣列處理壞道問題的技術。它只針對於RAID 5、RAID 6陣列組態。傳統處理上,在系統對磁盤進行讀寫,然後遇到讀寫錯誤(I/O Error)時,系統會將壞道所在的磁盤直接從陣列中移除。在導入BBM技術後,系統會記錄壞道中的數據,並維持磁盤陣列正常運行。當需要讀取壞道處的時,系統會以磁盤陣列降級(degrade mode)的方式進行,也就是由壞道同一條帶(stripe)的其他區塊提供此壞道區塊的數據。這也直接降低了我們的重建失敗概率。

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點擊下一步,“存儲池”創建完成。

5、什麼是靜態卷?

首先我們又需要從“存儲/快照”看起,點擊“新卷”。

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然後我們就可以看到一個“靜態卷”選項。通過這個選項,我們可以直接在RAID組上創建靜態卷。這個靜態卷隨機文件訪問性能最佳(最多比厚卷快20%),但不具備區塊LUN或快照等高級功能。

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接下來就是和存儲池相同的步驟,直至靜態卷建立完成。

存儲卷:厚卷、精簡卷

當我們建立完存儲池後,我們就需要在存儲池上面建立存儲捲了,各個品類NAS的存儲空間一般都是這樣的操作流程。

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同樣,我們回到“存儲/快照”,點擊“創建”,可以看到“新存儲池”、“新卷”、“新建區塊LUN”、創建虛擬擴充櫃。咱們選擇“新卷”。

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這時候就看到了“厚卷”與“精簡卷”了。它們的區別如下:

厚卷:從預先分配的存儲池空間創建厚卷。具備快照等功能,而且擴展方便。建議常規用途使用厚卷。

精簡卷:精簡卷按需使用空間,即只有將數據寫入卷時才佔用存儲池空間。精簡卷可確保高效利用存儲空間,最適合創建多個卷。注意不能在精簡捲上創建基於文件的LUN。

厚卷與精簡卷都支持快照功能。在日常使用中,玩家可以選擇厚卷,擴展方便,而且可以在電腦上創建LUN。如果玩家不需要基於文件的LUN,而且需要多個捲來分類存儲資料,也可以選擇精簡捲來使用。

快照與存儲池的關係

快照是威聯通獨有的特色功能。它可以為數據提供區塊級保護。快照可以記錄厚卷、精簡卷或區塊 iSCSI LUN 在特定時間點的狀態。意外刪除或修改快照中的數據時,可將其迅速恢復至該狀態。但是需要注意的是,創建快照後,卷或LUN的讀寫性能會降低5%至30%。

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快照存儲在存儲池中,僅記錄最後一次創建快照之後的數據更改,從而能夠節省空間。要使用此功能,您的 NAS 和存儲池必須支持快照,NAS 至少具有 1 GB 的內存。最大快照數量取決於 NAS 機型以及 NAS 安裝了多少內存。

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簡單而言,快照就相當於是一個“遊戲存檔器”,當你闖關的時候,可以隨時保存進度,而且可以隨意讀取進度。

LUN是什麼?

LUN的全稱是Logical Unit Number,也就是邏輯單元號。LUN ID不等於某個設備,只是個號碼而已,不代表任何實體屬性,在我們的實際環境裡,我們碰到的LUN可能是磁盤空間,可能是磁帶機,或者是media changer等等。我們在NAS中的主要是磁盤空間。

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對於塊設備,LUN一般通過使用光纖通道,以太網光纖通道(FCoE)或者iSCSI等來呈現。光纖通道和FCoE通過使用特定的主機總線適配器(HBA)或CNA(聚合網絡適配器),能夠更容易的將主機IP流量從存儲網絡流量中隔離開來。

目前,玩家最常用的就是建立一個LUN,掛載在本地PC上使用,值得一提的是,Qtier技術支持LUN加速。

LUN又分為“區塊 LUN ”與“基於文件的 LUN”。區塊 LUN 使用存儲池的空間。基於文件的 LUN 使用卷空間。通常區塊 LUN 應優先於基於文件的 LUN 使用,因為其支持更多快照和虛擬化功能。玩家可以根據自己的選擇來自行配備。

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咱們從存儲池上建立一個區塊LUN,再從存儲卷1建立一個基於文件LUN,並將基於文件的LUN掛載在區域LUN上面。

然後在PC端搜索iSCSI發起程序,打開輸入目標地址,就是NAS的IP地址。

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點擊“快速連接”,再點擊確定即可。這個LUN就掛載到我們的電腦上了。打開磁盤管理即可將其變為本地磁盤使用。

總結

本次教程到這裡結束啦,請大家幫忙點個關注與收藏,碼字不易,非常感謝啦。


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