文件虚拟化如何缓解NAS数据过快增长

本文将会让你了解到：文件虚拟化如何缓解NAS中文件数据过快的增长问题。本文讨论Shared-Path以及Split-Path模式下的文件虚拟化技术的优势和劣势，以及每种模式是如何解决NAS中文件管理混乱的问题的。

如今的NAS系统中大多都存在文件数据过快增长的问题，而文件虚拟化则是缓解这个问题的一种办法。文件虚拟化的基本思想就是将文件的具体存储位置对用户以及应用程序隐藏和抽象，抽象成Global NameSpace（GNS），即全局命名空间，也就是一个路径，比如\\location1\dir1\file1。它将文件的物理存储位置与文件对用户层面的表示方法分割独立开来。根据设计方式的不同，文件虚拟化系统可以允许：文件透明访问、负载平衡、数据分级、文件迁移，甚至快照以及复制，而且还可以在异构NAS之间实现。

文件虚拟化的实现和部署一般可以使用微软提供的Distributed File System，即DFS，或者在Linux平台下使用Automounters来作为虚拟化管理层。这两种方式可以实现自动对Namespace路径进行更新，这些路径可以位于NAS设备上，或者普通的文件服务器上，而且同时可以实现对异构NAS的管理和整合。F5 Network Inc.'s ARX就是一款可以虚拟化整合后端NAS的产品，它同时还提供了可用磁盘空间的监控；其他厂商的产品，诸如Avere Systems Inc.'s FXT Series and EMC Corp.'s Celerra NS with FAST，还提供了数据分级功能。

在使用DFS或者Automounter来部署文件虚拟化时，无需其他软件辅助。一旦发生虚拟化引擎失效或者其他问题导致的无法完成虚拟，那么原本的文件路径和物理位置的映射关系将会自行恢复，虚拟化引擎将自行Bypass以最大限度的保证用户和应用程序依然能够用之前的路径进行访问。然而，并不是所有文件虚拟化引擎都使用DFS或者Automounter的，有一些根本不用它俩。

文件虚拟化产品的类型

目前有两种类型的文件虚拟化产品： shared path 和 split path

Shared-path文件虚拟化模式是一种将控制信息和实体数据都在同一条逻辑路径上传输的虚拟化方式，也就是说，虚拟化引擎与所有后端NAS的连接以及将要读写的数据流都经过文件虚拟化引擎处理。Shared-path模式是一个完全的数据代理，它会截获应用层的针对每个文件的所有请求并且进行虚拟化处理。

Shared-path文件虚拟化模式的优势

允许对正在被使用的文件进行实时的迁移操作而不影响上层应用，迁移完成之后，虚拟化引擎会更新Namespace来重新将对应文件的最新物理位置进行映射。

智能虚拟化

容易操作

保护当前投资

迁移操作可以透明进行，从而可以在线替换较老的NAS设备或者之前的文件系统

粒度可以达到单个文件级别

异构NAS平台支持，避免了必须采购同平台同品牌NAS的问题。

可以针对文件的各种属性，比如文件类型、创建时间或者最后访问时间等来定义详细的策略

Shared-path模式的劣势

由于Shared-path是一种完全代理网关模式，所以必定会增加每个IO请求的延迟，对IOPS有一定影响。

SOPF，单点故障。如果一个虚拟化节点故障，那么其虚拟的所有后端的NAS均变得不可访问。

扩展性受限于虚拟化引擎的吞吐量

与Split-path不同，Split-path文件虚拟化模式则将数据路径与控制信息路径分离，所以，不是所有的控制信息或者数据流都要经过虚拟化引擎处理的。Split-path模式的文件虚拟化引擎设备一般都是作为一台x86平台设备连入当前的以太网中，它对Namespace进行旁路管理，从而可以直接让客户端主机将文件放入正确的物理位置，而其自身却不处理数据流。

Split-path文件虚拟化模式的优势

无需中断当前的应用程序，在对用户没有影响的情况下即可完成部署。

高度的扩展性

文件虚拟化引擎失败不会引起数据无法访问。

保护当前NAS系统的投资。

容易做到文件迁移

如果使用DFS来管理Namespace，那么DFS总会使用最新的Namespace设置来向用户和应用程序提供文件的访问。

异构NAS平台支持。

容易操作。

Split-path模式的劣势

一般需要在客户端主机上安装Agent代理程序，以便用来做到透明文件迁移，必须投入一定的精力来维护和管理代理程序。

Windows（CIFS）环境下对NFS的支持有限

Shared-Path与Split-Path两种模式在典型情况下互不兼容。但是EMC的Rainfinity产品多数时候都做为split-path模式工作，但是当移动一个被共享的路径中的文件的时候，则会变为Shared-Path模式工作。这样，就可以避免在客户端主机上使用Agent了，即保证了扩展性又避免了单点故障。

使用Shared-path模式的的产品包括Avere Systems的FXT系列以及F5的ARX系列，EMC的Rainfinity系列（仅在执行文件迁移时才是Shred-path模式）。使用Split-Path模式的产品包括AutoVirt Inc.的AutoVirt3.0和EMC的Rainfinity。

文件虚拟化系统正在良好的发展，解决了NAS管理混乱的问题。Avere Systems的FXT自动NAS数据分级系统可以将要求高性能访问的文件放置在SSD中或者15K rpm的SAS硬盘中。根据所配置的策略，比如访问频度等，系统会自动的将文件在异构的后端NAS之间进行迁移。

EMC的Rainfinity在其Celerra NS NAS系统中提供了相似的功能。其上的FAST（fully automated storage tiering，全自动存储分级）使用Rainfinity引擎进行透明的文件迁移（当前不支持异构NAS系统）。F5的ARX可以在异构的NAS系统之间进行快照以及复制并且管理他们