NetApp DataONTAP核心技术学习笔记（一）

下面是我学习存储知识时，自己做的摘录和笔记，由于学习资料是英文的，难免理解有错误，因此把笔记写出来，请专家们帮我指出我理解中的错误，谢谢！

1、NetApp DataONTAP技术

NetApp DataONTAP主要负责对网络数据提供优化的存储访问服务，使网络和硬盘系统的资料交换效率达到最佳。

NetApp DataONTAP的主要组成部分包含：

（1）接口部分，包括各种网络接口和FC光纤接口

（2）通讯协议部分，包括提供文件存储服务，用于NAS应用和块协议，用于SAN或IP SAN应用。

（3）文件系统WAFL和整合式RAID磁盘阵列系统。整合式RAID磁盘阵列系统可以解决具有RAID管理功能的文件系统的固有的性能问题。

NetApp DataONTAP的基本构成图，如下：

磁盘阵列接受到数据的操作请求之后，会发起对数据的访问。访问请求起始于网卡，通过网络协议层和文件系统，最终变为对硬盘的IO操作请求。当文件系统完成对请求的响应操作之后，会向网络层发送应答信息。在NetApp存储的设备中，对数据操作请求的处理过程是：接口——网络协议层（文件协议、块协议）——文件系统（WAFL）——硬盘IO操作。

NetApp DataONTAP提供的基本服务包括：进程创建、内存分配、消息传递、中断处理。

NetApp DataONTAP是一种多任务、实时微内核。

NetApp DataONTAP的核心技术如下：

（1）WAFL-Core技术

（2）NVRAM

（3）RAID 4或DP

（4）Snapshot

（5）FlexVol

2、Data .TAP Component：WAFL

WAFL：Write Anywhere File Layout（任意位置写入文件布局）

WAFL是NetApp的文件系统，是为Filer系统设计的。

采用WAFL文件系统可以提高系统对RAID操作的效率和性能；能够在增加新到磁盘设备时轻松地动态扩展存储空间；能够以最快的速度检查数据的一致性。

从性能的角度来看，WAFL试图避免磁头从一个位置写数据，然后移动到一个特定的磁盘分区来更新inode，读取元数据，然后再返回原来位置写入更多的数据，然后再更新inode，读取元数据。避免往返跨越物理磁盘介质的运动。减少磁头操作。

磁头检索发生的非常快，但是在服务器级别的系统上，每秒会有数以千计的磁盘访问操作，并且这会增加的非常快，将会极大地影响系统的性能，特别是在写操作。

Write Anywhere意味着Data .TAP可以在磁盘的任意位置写入任何类别的数据。

WAFL的基本目的是：write to the first best available location。

First Best Available是指：总是占用跨越一个整体RAID组的一个完整的条带，这会带来最小数量的磁头移动情况。

Data .TAP可以控制数据在存储空间上的位置，因此可以针对存储的位置实现优化。

WAFL对Data .TAP有着重要的影响，尤其是RAID操作和Snapshot操作

3、NVRAM Operation

WAFL利用系统的NVRAM进行读操作和写操作。

控制器配置有NVRAM，NV是指non volatile，之所以是非易失的，是因为提供有电池保护。因此当系统发生意外时，保存在NVRAM内的数据不会被丢失。

不论数据是从SAN连接还是NAS连接进入NetApp存储系统，都会被采用相同的方式进行精确的处理。

当一个IO请求进入系统，他将首先进入RAM。NetApp系统的RAM功能与其他系统的RAM功能相似，用于执行正在运行的操作。

当一个写操作进入系统后，操作系统将会在NVRAM中进行记录，这是NVRAM的重点，一个写操作请求的日志记录进入系统。

 

4、Data .TAP Commponents：Data Layout——RAID 4

Tetris的目标是建立完整的数据块条，并清除。

RAID 4在Data .TAP系统中总是有效的。

跨越整个阵列，WAFL写一个完整的条带。这样操作的目的是为了使记录奇偶校验的磁盘驱动器与其它记录数据的磁盘驱动器的数据流量保持一致。跨越完整的RAID组，所有的磁盘驱动器得到相同的写操作数量。这就是为什么NetApp采用RAID 4而不会影响性能。

RAID 4的优点是它允许管理员在已存在的RAID组中增加磁盘驱动器，增加一个数据驱动器，同时数据驱动器中的所有bit位全部为0，那么就不会对校验盘产生影响。RAID 4在已存在的RAID组中增加附加的数据驱动器而不需要影响其他的数据，包括已存在的校验数据或对校验数据进行重计算。

NetApp的最好的实践是推荐在系统中一次增加至少4块磁盘。