什么是橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)方式
橫向擴(kuò)展（Scale out）是向現(xiàn)有IT系統(tǒng)替換或添加新硬件的過(guò)程。在擴(kuò)展容量的同時(shí)，性能隨著容量線性提升。因?yàn)閿U(kuò)展的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有獨(dú)立的CPU，獨(dú)立的內(nèi)存等，所以在擴(kuò)展空間后，整個(gè)集群的性能不會(huì)隨著容量的增加而下降，反而是提升。
橫向擴(kuò)展式（Scale-out）NAS在集群中的所有節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建了一個(gè)單一文件系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)的所有信息都可以彼此共享，因此連接到任何節(jié)點(diǎn)的客戶端都可以訪問(wèn)整個(gè)文件系統(tǒng)。集群NAS將數(shù)據(jù)在所有節(jié)點(diǎn)間分條，同時(shí)使用鏡像或效驗(yàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)。數(shù)據(jù)從客戶端發(fā)送到集群時(shí)，數(shù)據(jù)被分割，并行分配給不同節(jié)點(diǎn)。當(dāng)客戶端發(fā)送文件讀取請(qǐng)求時(shí)，集群NAS從多個(gè)節(jié)點(diǎn)獲取相應(yīng)的塊，將他們組合成文件，然后將文件發(fā)給客戶端。隨著節(jié)點(diǎn)的增加，文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)之間均衡分布。每個(gè)增加的節(jié)點(diǎn)都增加了整個(gè)集群的存儲(chǔ)、內(nèi)存、CPU和網(wǎng)絡(luò)能力。因此，整個(gè)集群的性能都得到提升。
橫向擴(kuò)展式（Scale-out）NAS適合解決企業(yè)和客戶當(dāng)前面臨的大數(shù)據(jù)問(wèn)題。它統(tǒng)一管理和存儲(chǔ)高速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)又十分靈活，能滿足各種性能需求。下圖顯示的是一個(gè)橫向擴(kuò)展式（Scale-out）NAS連接的例子。
橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)方式的優(yōu)勢(shì)
橫向擴(kuò)展讓以往縱向擴(kuò)展的不足得以迎刃而解，其核心優(yōu)勢(shì)包括：
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擺脫限制舊設(shè)備的容量和性能約束；
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降低復(fù)雜的基礎(chǔ)架構(gòu)成本，無(wú)需進(jìn)行昂貴的叉車升級(jí)即可快速受益于較新的體系結(jié)構(gòu)和磁盤驅(qū)動(dòng)器密度；
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更好的硬件簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，促進(jìn)冗余和提高正常運(yùn)行時(shí)間變得更加容易；
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使組織在將來(lái)相對(duì)輕松地實(shí)際擴(kuò)展規(guī)模。傳統(tǒng)縱向擴(kuò)展架構(gòu)的復(fù)雜性可能會(huì)在升級(jí)時(shí)帶來(lái)業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn)，而橫向擴(kuò)展則相對(duì)輕松許多。
橫向擴(kuò)展（Scale-out）NAS的作用
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向外擴(kuò)展的NAS（網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)）是基礎(chǔ)性的混合云存儲(chǔ)解決方案。由于混合云架構(gòu)全面部署，許多組織都將面對(duì)這一相對(duì)較新的市場(chǎng)，甚至不了解一致性的橫向擴(kuò)展NAS的重要性。許多環(huán)境是最終一致的，這意味著你編寫一個(gè)節(jié)點(diǎn)的文件不會(huì)立即從其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)。這種情況可能是缺乏正確實(shí)施的協(xié)議，或不夠緊密集成的虛擬文件系統(tǒng)而引起的。與之相反的情況是嚴(yán)格一致的：文件是在同一時(shí)間訪問(wèn)所有節(jié)點(diǎn)。與虛擬文件系統(tǒng)兼容的協(xié)議實(shí)現(xiàn)和緊密集成是一個(gè)很好的成功秘訣。
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擴(kuò)展基于NAS的混合云架構(gòu)應(yīng)該基于三層。在集群中的每個(gè)服務(wù)器都會(huì)運(yùn)行一個(gè)基于這些層的軟件堆棧。第一層是持久存儲(chǔ)層。它是基于對(duì)象存儲(chǔ)，它提供了一個(gè)優(yōu)勢(shì)，如極端的可擴(kuò)展性。但該層必須嚴(yán)格一致。虛擬文件系統(tǒng)是任何規(guī)模的NAS的核心。而高速緩存、鎖定、分層、配額和快照處理是第二層特征。第三層包含的協(xié)議如SMB和NFS并集成虛擬機(jī)管理程序。
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它保持架構(gòu)對(duì)稱和清潔性是非常重要的。如果你能做到這一點(diǎn)，未來(lái)的許多架構(gòu)挑戰(zhàn)將更容易克服。
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我們現(xiàn)在需要更密切地關(guān)注存儲(chǔ)層。由于它是基于對(duì)象存儲(chǔ)，我們現(xiàn)在可以用干凈的對(duì)稱架構(gòu)，輕松地?cái)U(kuò)展我們的存儲(chǔ)解決方案。我們可以擴(kuò)展到EB級(jí)別的數(shù)據(jù)和文件。
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存儲(chǔ)層需要一種快速、有效的自愈機(jī)制來(lái)完成冗余的責(zé)任。在數(shù)據(jù)中心保持?jǐn)?shù)據(jù)的低足跡，儲(chǔ)層需要支持不同的文件編碼。有些是良好的性能，而一些是為減少其足跡。
橫向擴(kuò)展NAS的五個(gè)原則
Kirsch為首席信息官選擇橫向擴(kuò)展NAS架構(gòu)提供了以下五個(gè)原則，宗旨是簡(jiǎn)單至上：
1、易于擴(kuò)展
“企業(yè)需要選擇的下一代存儲(chǔ)架構(gòu)應(yīng)該是易于擴(kuò)展的，”Kirsch表示，“如果我有1TB驅(qū)動(dòng)器，這就是我可以管理、可以保護(hù)和可以復(fù)制的數(shù)據(jù)卷。為什么 管理15PB數(shù)據(jù)不能也像這么簡(jiǎn)單?不能因?yàn)閿?shù)據(jù)量變大了，事情就變得復(fù)雜了。”橫向擴(kuò)展架構(gòu)可以通過(guò)軟件管理和虛擬化/抽象層(讓這些節(jié)點(diǎn)像單個(gè)系統(tǒng)一 樣)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
2、可預(yù)見(jiàn)性
“性能應(yīng)該是具有可預(yù)見(jiàn)性的，”Kirsch表示，如果我這周增加了6TB，下周增加了6TB，我希望在性能方面具有相同的線性可擴(kuò)展性。我不希望還要重 新設(shè)計(jì)我的應(yīng)用程序或者重新教育我的用戶。應(yīng)該以可預(yù)見(jiàn)性的方式來(lái)擴(kuò)展。我希望根據(jù)預(yù)測(cè)的增長(zhǎng)情況來(lái)增加開支，不要讓我過(guò)分投資。我知道摩爾定律下個(gè)月將 會(huì)讓我們實(shí)現(xiàn)更快的計(jì)算速度，并且驅(qū)動(dòng)器也會(huì)隨著時(shí)間的推移密度變得更大。下一代存儲(chǔ)架構(gòu)最好能夠利用我現(xiàn)有的存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢(shì)，并且應(yīng)該是共享對(duì)稱架 構(gòu)。不要試圖讓我了解你的架構(gòu)的差異，讓我根據(jù)需要來(lái)擴(kuò)展系統(tǒng)。
3、有效性
“讓我利用我的存儲(chǔ)系統(tǒng)中的所有資源，無(wú)論它們?cè)谑裁次恢?，”Kirsch表示，“讓我充分利用我的物理磁盤驅(qū)動(dòng)器，不是50%或者55%，而是80%以 上的存儲(chǔ)利用率。無(wú)論CPU、計(jì)算或緩存在哪里，我能夠利用它們。我想要存儲(chǔ)系統(tǒng)最大化利用應(yīng)用程序的性能。另外，請(qǐng)將分層整合到存儲(chǔ)系統(tǒng)。”換句話說(shuō)， 你需要移動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化性能或者優(yōu)化容量。對(duì)付大數(shù)據(jù)的橫向擴(kuò)展NAS應(yīng)該具備足夠的智能能夠?qū)⑦@一過(guò)程自動(dòng)化。
4、可用性
“它必須是在任何時(shí)間都可用的，”Kirsch表示，“利用N-way架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。讓我能夠從兩次以上故障中恢復(fù)過(guò)來(lái)。讓網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的某個(gè)機(jī)架出現(xiàn)故障時(shí)， 讓我也能夠及時(shí)恢復(fù)。同時(shí)，必須具有靈活性。讓我可以根據(jù)業(yè)務(wù)部門的需求來(lái)保護(hù)系統(tǒng)。如果他們?cè)敢馔度敫噘Y金，我可以為他們提供更大的可用性。如果數(shù)據(jù) 不太重要，我可以減少這些數(shù)據(jù)的可用性?！睔w根到底，由于橫向擴(kuò)展NAS存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施是建立在商業(yè)硬件之上，那么硬件可能會(huì)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)應(yīng)該被設(shè)計(jì)為能 夠處理較高頻率的硬件故障。
企業(yè)保障 Kirsch表示，“由于這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成熟，它應(yīng)該是IT的關(guān)鍵部分，這個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該具有快照、復(fù)制等所有其他傳統(tǒng)IT功能。這項(xiàng)技術(shù)是從HPC root逐漸發(fā)展出來(lái)的，但是如果你打算建立一個(gè)橫向擴(kuò)展系統(tǒng)，你必須以適應(yīng)企業(yè)環(huán)境的方式來(lái)建立?！?/p>
