用于 AIX 和 Linux 环境的 IBM SONAS 存储

使用 IBM SONAS 存储应对 UNIX 环境中不断增长的业务数据

通过 IBM Scale Out Network Attached Storage (IBM SONAS) 超越垂直扩展,实现水平扩展。IBM SONAS 可以轻松地与现有的 UNIX® 环境集成,可以即时部署用作业务数据存储。本文介绍基本的 IBM SONAS 设置以及如何在 AIX® 等 UNIX 环境中使用它实现集中的数据存储。

Sandeep Patil, 软件工程师, IBM

Sandeep Patil 的照片Sandeep Ramesh Patil 是 IBM India Software Lab 的软件咨询工程师。他已在 IBM 工作了七年,着重研究分布式技术,包括 DCE、SARPC 以及安全产品,比如 IBM Network Authentication Services (IBM Kerberos)。目前,他正在开发新的特性,并在为 IBM Network Authentication Services 实现与安全有关的 RFC 及其产品支持。Sandeep 拥有 University of Pune,India 的计算机科学与工程学士学位。


developerWorks 大师作者

Bhushan Pradip Jain, 软件工程师, IBM  

/developerworks/i/p-bpjain.jpgBhushan Pradip Jain 是在 IBM India Software Labs 工作的助理软件工程师。他在 alphaWorks 上发布了一种名为 “Policy-Driven File Encryption Explorer Based on OpenPGP” 的技术,当前从事 IBM Unified Scalable Storage。他还参与过开发 Intrusion Detection System 和实现多天线望远镜操作系统的一部分。Bhushan 在 Pune 的 College of Engineering (COEP) 获得了计算机工程学士学位。



2011 年 2 月 28 日

简介

由于视频、音频、图形和 web 应用程序生成天文数量的数据,非结构化数据的数量正在而且会继续呈指数增加。Network Attach Storages (NAS) 是企业环境中最流行的存储系统之一。

在大多数 NAS 系统中,只是通过利用新一代处理器和 I/O 技术改进性能和可伸缩性。但是,传统 NAS 最显著的限制之一是,在给定的时间点上,NAS 环境只能垂直扩展(scale up)到有限的水平。这个限制促成了下一代存储技术的出现:水平扩展存储(scale-out storage)。水平扩展存储结构采用的架构并不是垂直增长,而是水平增长。这意味着,要想获得更高的存储容量,需要跨多个系统添加更多磁盘,而不是在同一系统中添加更多磁盘。水平扩展存储提供在两个方面(存储容量和性能)进行扩展的机制。水平扩展存储还可以简化管理和降低拥有成本,因为它需要的入门成本低,扩展容量不会增加管理工作量;另外,它提供及时的扩展能力,这有助于减少最初的投资。

水平扩展架构鼓励在存储中更多地使用虚拟化技术,这会显著影响数据存储管理的发展方向。水平扩展存储提供非常适合云计算的后端。由于云计算的出现,生成的数据量一直在增加,而水平扩展存储能够满足这些不断增长的需求。它可以在需要时提高吞吐量,也可以扩展磁盘容量以存储数量巨大的用户数据。在本文中,首先讨论 IBM SONAS 产品和它的组件,然后讨论 AIX 客户如何使用 IBM SONAS 满足不断增长的存储需求。


什么是 IBM SONAS?

IBM Scale Out Network Attached Storage (IBM SONAS) 是一个颠覆性的水平扩展 NAS 系统。它通过把高速接口节点与出色的存储子系统和 IBM General Parallel File System (GPFS) 连接起来,提供非常高的性能和可伸缩性。它把先进的水平扩展能力与自动的数据布置和统一的管理结合在一起,让客户能够方便、快捷地把存储基础设施扩展到数 PB 级。IBM SONAS 的突出特点之一是,它使用单一全局名称空间,可以提供与文件的物理位置无关的快速数据访问。

IBM SONAS 包含一个专用的管理节点和两个或更多接口节点。接口节点通过 NFS、CIFS 和 FTP 协议连接组织的以太网 IP 网络,从而提供文件服务能力。为了提高性能,接口节点使用 InfiniBand 网络连接冗余的存储节点。为了确保可用性,存储节点与 RAID 控制器集成,RAID 控制器连接底层的磁盘存储。图 1 按 IBM SONAS 信息中心的说明给出 IBM SONAS 的各个系统组件的关系(见 参考资料)。

图 1. IBM SONAS 系统组件
IBM SONAS 组件

为什么要使用 IBM SONAS?

IBM SONAS 的水平扩展模型非常适合满足不断增长的业务需求,包括成本、性能、可管理性和标准协议支持等关键需求。因此,对于中小企业、计划实现存储云服务的厂商,甚至正在构建整合的私有存储云的大型组织,它都非常适合。

IBM SONAS 提供两方面的可伸缩性,这使它成为首选的文件服务技术:

  1. 存储容量和性能:通过根据需要动态地添加存储单元来实现。
  2. 文件服务能力:通过动态地插入接口节点支持更多客户机连接,提供协议处理功能。

IBM SONAS 的关键特性包括:

  • 可伸缩的存储容量,从数百 TB 到数 PB
  • 独立的存储容量和文件服务能力扩展
  • 高度并行的数据访问
  • 基于策略的数据布置和转移,用于改进分层和信息生命周期管理(ILM)
  • 简化大型 NAS 系统的管理
  • 访问标准的网络文件服务,比如 NFS v2/v3、FTP 和 CIFS
  • 完全集中的管理和控制
  • 支持每个文件系统多达 256 个快照,可以提供数据保护

请在 IBM SONAS 信息中心查找全面的信息(见 参考资料)。


IBM SONAS 与现有基础设施的集成

IBM SONAS 可以无缝地与现有的基础设施集成,从而帮助满足存储需求。NAS 客户机可以选用不同的协议访问共享的文件和数据。可以使用现有的域名服务器(DNS)跨 IBM SONAS 系统支持的多个 IP 地址均衡客户机请求负载。它可以与现有的 Microsoft Active Directory (AD) 服务器集成,从而对现有的用户执行身份验证并使用他们的组。另外,它还可以支持 LDAP 服务器和 Samba PDC (Primary Domain Controller)。IBM SONAS 使用常用的时钟同步协议 Network Time Protocol (NTP)。它使用 SNMP 协议传输它的状态,还支持使用流行的 Tivoli Storage Manager (TSM) 执行备份和存档。

可以使用安全 shell 通过命令行接口(CLI)管理 IBM SONAS 系统,也可以使用标准的 web 浏览器通过非常容易使用的 web 用户界面管理它。图 2 显示 IBM SONAS 使用的经常部署的基础设施服务,由于它使用这些服务,部署它是非常简便的。

图 2. IBM SONAS 与现有基础设施的集成
IBM SONAS 与现有基础设施的集成

以 IBM SONAS 作为后端的 AIX

本节讨论基本的 IBM SONAS 配置以及如何使用它作为 UNIX 系统(尤其是 AIX)的后端存储。

IBM SONAS CLI 配置命令

通常,IBM SONAS 的大部分基本配置和设置由 IBM 执行。但是,客户可以通过 IBM SONAS 命令行接口(CLI)使用一套命令检查配置。需要使用 SSH 和 IBM 提供的特殊 CLI 用户帐户登录 IBM SONAS 管理节点。这个会话显式地配置了根目录变更限制,从而避免恶意活动或篡改系统的行为。下面是一些方便的 IBM SONAS CLI 命令:

  • get_version 输出 IBM SONAS 产品的版本。
  • lscluster 列出创建的所有集群及其详细信息。执行此命令有助于检查集群的配置和创建。
  • lsnode 列出集群中的所有节点及其详细信息。
  • cfgldap、cfgad、cfgnt4、cfgsfu 分别帮助用外部 LDAP 服务器、AD 服务器、Samba PDC 或 Services For UNIX 用户映射配置身份验证方案。
  • lsauth 帮助检查身份验证配置的详细信息。
  • mknw 用于配置网络设置,比如用于访问 IBM SONAS 系统的 IP 地址。
  • lsnw 用于列出 IBM SONAS 系统支持的所有公共 IP 地址。
  • lsfs 用于列出创建的所有文件系统及其详细信息。
  • mkexport 用于创建 NAS 客户机可以访问的导出(共享)。
  • lsexport 用于查看现有的所有导出(共享)、它们的名称、路径和协议。

请注意,在 IBM SONAS 1.1.0.2 中,只按主机名/IP 地址执行 NFS 身份验证。身份验证基于 uid/gid,NFS 客户机把当前用户的 uid/gid 发送给 IBM SONAS(NFS 服务器)。因此,必须确保客户机上的 id 映射与 IBM SONAS 上相同。

下面这些 IBM SONAS 命令的输出示例有助于我们配置基本的 IBM SONAS 系统。

代码 1: IBM SONAS 命令
sonasisvaix4> hostname
sonasisvaix4.storage.tucson.ibm.com

sonasisvaix4> ssh cliuser@sonasisvc1.storage.tucson.ibm.com
cliuser@sonasisvc1.storage.tucson.ibm.com's password:

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ get_version
SONAS Version: 1.1.0.2-7

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ lscluster
ClusterId            Name                            PrimaryServer SecondaryServer
12402779238924710539 sonasisv.storage.tucson.ibm.com strg001st001  strg002st001

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ lsnode
Hostname     IP           Description Role       Product Version Connection status 
GPFS status CTDB status Last updated
int001st001  172.31.132.1             interface  1.1.0.1-6       OK                
active      active      4/24/10 4:01 PM
int002st001  172.31.132.2             interface  1.1.0.1-6       OK                
active      active      4/24/10 4:01 PM
int003st001  172.31.132.3             interface  1.1.0.1-6       OK                
active      active      4/24/10 4:01 PM
mgmt001st001 172.31.136.2             management 1.1.0.1-6       OK                
active      active      4/24/10 4:01 PM
strg001st001 172.31.134.1             storage    1.1.0.1-6       OK                
active                  4/24/10 4:01 PM
strg002st001 172.31.134.2             storage    1.1.0.1-6       OK                
active                  4/24/10 4:01 PM

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ lsauth
userName = Administrator
domain = sonasDM
AUTH_TYPE = ad
realm = sonasDM.STORAGE.TUCSON.IBM.COM
passwordServer = sonaspb11.sonasdm.storage.tucson.ibm.com
clusterName = sonasisv

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ lsnw
Network       VLAN ID Network Groups IP-Addresses 
Routes
9.11.102.0/26         int            9.11.102.10,9.11.102.12,9.11.102.13,9.11.102.14,
9.11.102.15,9.11.102.16,9.11.102.17,9.11.102.18,9.11.102.19,9.11.102.8,9.11.102.9 
0.0.0.0/0:9.11.102.1

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ lsfs
Cluster                         Devicename Mountpoint  Type  Remote device 
Quota              Def. quota Blocksize Locking type ACL type Inodes   Data replicas 
Metadata replicas Replication policy Dmapi Block allocation type Version Last update
sonasisv.storage.tucson.ibm.com av         /ibm/av     local local         
user;group;fileset            256K      nfs4         nfs4     100.000M 1             
1                 whenpossible       T     scatter               11.05   4/5/10 9:21 AM
sonasisv.storage.tucson.ibm.com gpfs0      /ibm/gpfs0  local local         
user;group;fileset            256K      nfs4         nfs4     100.000M 1             
1                 whenpossible       F     scatter               11.05   4/5/10 9:21 AM

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ mkexport remote_storage /ibm/gpfs0/remote_storage 
--nfs "*(rw,no_root_squash)"
EFSSG0019I The export remote_storage has been successfully created.

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ lsexport
Name             Path                                     Protocol Active Timestamp
remote_storage   /ibm/gpfs0/remote_storage                NFS      true   4/5/10 9:26 AM

[sonasisv.storage.tucson.ibm.com]$ exit
logout
Connection to sonasisvc1.storage.tucson.ibm.com closed.

IBM SONAS 和 AIX

为了让多个 AIX 客户机共享数据,IBM SONAS 提供一个全局名称空间和共享机制。因为 IBM SONAS 支持 NFS 和 FTP 协议,而 AIX 和其他 Linux 系统内置对这些协议的支持,所以它非常适合与 UNIX 基础设施集成。可以使用标准的 NFS 协议访问 IBM SONAS 系统上的数据,因此不需要在每个客户机上安装任何特殊的客户端代码。现在,可以使用 IBM SONAS 为在 AIX 和 Linux 系统上运行的重要应用程序(比如数据库、技术应用程序和服务)提供 NFS 共享。启用 GPFS 的 IBM SONAS 系统进一步帮助为 AIX 和 Linux 系统提供高性能数据存储,有助于实现统一的存储管理。IBM SONAS 快照功能为 AIX 或 Linux 数据提供可靠的数据保护,确保可以恢复到创建快照时的状态。因此,很容易在 AIX 和 Linux 环境中集成 IBM SONAS,从而提供额外的整合的存储空间以及各种其他特性。

在前一节中,我们配置了基本的 IBM SONAS 系统和一个 NFS 导出。现在,我们来配置 AIX 系统,让它能够访问这个共享,让 AIX 用户能够使用 NFS 空间。可以使用为 IBM SONAS 系统配置的任何公共 IP 地址挂载 NFS 导出。在我们的场景中,创建本地目录 “/mnt/storage”。然后,在这个目录上挂载 NFS 共享的路径 “/ibm/gpfs0/remote_storage”。然后,在 NFS 挂载的目录中创建文件 test.txt。另外,为了使用为 IBM SONAS 配置的多个 IP 地址演示高可用性和并行数据访问能力,我们用另一个 IP 地址在另一个路径 “/mnt/duplicate_storage” 上挂载相同的 NFS 共享。然后,访问同一文件并检查内容是否确实相同。

代码 2: 从 AIX 或 Linux 使用 IBM SONAS
sonasisvaix4> hostname
sonasisvaix4.storage.tucson.ibm.com

sonasisvaix4> uname -a
AIX sonasisvaix4 1 6 0028D6AC4C00
sonasisvaix4> oslevel
6.1.3.0

sonasisvaix4> mkdir /mnt/storage
sonasisvaix4> mount 9.11.102.8:/ibm/gpfs0/remote_storage /mnt/storage
sonasisvaix4>
sonasisvaix4> mount
  node       mounted        mounted over    vfs       date        options
-------- ---------------  ---------------  ------ ------------ ---------------
         /dev/hd4         /                jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd2         /usr             jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd9var      /var             jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd3         /tmp             jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd1         /home            jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd11admin   /admin           jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
         /proc            /proc            procfs Mar 21 14:53 rw
         /dev/hd10opt     /opt             jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
         /dev/livedump    /var/adm/ras/livedump jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
9.11.102.8 /ibm/gpfs0/remote_storage /mnt/storage     nfs3   Apr 05 09:42

sonasisvaix4> echo "Hi, This is a test" > /mnt/storage/test.txt
sonasisvaix4> cat /mnt/storage/test.txt
Hi, This is a test
sonasisvaix4> mkdir /mnt/duplicate_storage
sonasisvaix4> mount 9.11.102.10:/ibm/gpfs0/remote_storage /mnt/duplicate_storage
sonasisvaix4> mount
  node       mounted        mounted over    vfs       date        options
-------- ---------------  ---------------  ------ ------------ ---------------
         /dev/hd4         /                jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd2         /usr             jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd9var      /var             jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd3         /tmp             jfs2   Mar 21 14:52 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd1         /home            jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
         /dev/hd11admin   /admin           jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
         /proc            /proc            procfs Mar 21 14:53 rw
         /dev/hd10opt     /opt             jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
         /dev/livedump    /var/adm/ras/livedump jfs2   Mar 21 14:53 rw,log=/dev/hd8
9.11.102.8 /ibm/gpfs0/remote_storage /mnt/storage     nfs3   Apr 05 09:42
9.11.102.10 /ibm/gpfs0/remote_storage /mnt/duplicate_storage nfs3   Apr 05 09:46

sonasisvaix4> cat /mnt/duplicate_storage/test.txt
Hi, This is a test

结束语

IBM SONAS 采用水平扩展架构,它是一种非常出色的存储产品,能够满足不断增长的存储需求。IBM SONAS 支持标准的访问协议,这有助于在 UNIX 环境中集成它以存储 AIX 和 Linux 数据,同时控制拥有成本。IBM SONAS 的其他特性进一步帮助集中地管理 UNIX 数据,向应用程序和服务提供高性能的数据访问。

参考资料

学习

  • IBM SONAS 信息中心 为计划、管理和使用 IBM SONAS 提供详细的文档。
  • 了解关于 “IBM General Parallel File System” 的更多信息。
  • AIX and UNIX 专区:developerWorks 的“AIX and UNIX 专区”提供了大量与 AIX 系统管理的所有方面相关的信息,您可以利用它们来扩展自己的 UNIX 技能。
  • AIX and UNIX 新手入门:访问“AIX and UNIX 新手入门”页面可了解更多关于 AIX 和 UNIX 的内容。
  • AIX and UNIX 专题汇总:AIX and UNIX 专区已经为您推出了很多的技术专题,为您总结了很多热门的知识点。我们在后面还会继续推出很多相关的热门专题给您,为了方便您的访问,我们在这里为您把本专区的所有专题进行汇总,让您更方便的找到您需要的内容。
  • AIX and UNIX 下载中心:在这里你可以下载到可以运行在 AIX 或者是 UNIX 系统上的 IBM 服务器软件以及工具,让您可以提前免费试用他们的强大功能。
  • IBM Systems Magazine for AIX 中文版:本杂志的内容更加关注于趋势和企业级架构应用方面的内容,同时对于新兴的技术、产品、应用方式等也有很深入的探讨。IBM Systems Magazine 的内容都是由十分资深的业内人士撰写的,包括 IBM 的合作伙伴、IBM 的主机工程师以及高级管理人员。所以,从这些内容中,您可以了解到更高层次的应用理念,让您在选择和应用 IBM 系统时有一个更好的认识。
  • developerWorks 技术活动网络广播:随时关注 developerWorks 技术活动和网络广播。

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Zone=AIX and UNIX
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ArticleTitle=用于 AIX 和 Linux 环境的 IBM SONAS 存储
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