NetApp基础知识介绍

NetApp 基础知识介绍
----周波 2010-1-27 一、NetApp硬件基础知识
1、NetApp四种核心产品：Filer/Nearstore/Netcache/V-Series；
Filer—指存储设备。

提供生产数据的原始存储，具有很高的可行性和性能，并提供快速、简单、可靠的数据访问；
Nearstore—也叫备份数据存储。

提供备份数据或归档数据的存储，与磁带库相比，它具有更快和更有效的方法去访问数据。

它是专业的近线存储，是在线原始存储与离线备份存储
之间的桥梁；
Netcache—也称临时缓存。

它提供临时存储或常用数据的缓存，专业用于内容分配，把内容移动到网络的另一端以改进性能
和优化带宽。

由于数据拷贝缓存接近用户，用户不用通
过网络传送就可以得到数据。

它还进行访问控制与过滤、
应用加速和流控。

V-Series—虚拟化存储，允许Data ONTAP软件通过现有的光纤通道SAN结构来访问多个代理存储阵列；
2、NetApp系统硬件组件和存储硬件组件
系统硬件组件
PSU—冗余电源
Fan—冗余风扇
CPU—主处理芯片
系统内存—主内存
NVRAM—不可挥发RAM，掉电时保留数据
Expansion—扩展适配卡，不同型号产品可以有0-n个，功能为让系统控制外围设备，譬如NIC /网卡。

NIC—网络接口卡，通过主板上以太网口提供访问网络和网络协议。

Console口—Console连接是物理的或远程终端，用来配置和监控NetApp系统，也可以运行诊断和收集系统信息。

Bootdevice—系统启动时用它来初始化系统。

WAFL—操作系统中的文件系统，Write Anywhere File Layout，任意位置写入文件布局。

W AFL是基于数据块的，使用没有片段的
4KB大小数据块。

W AFL结合NVRAM、RAID、Snapshot的
设计是NetApp的独特之处。

WAFL的主要特点及其所带来的优势包括：
永远一致性的文件系统：任何时刻文件系统均处于一致性的状态，即使遇到非正常断电或不正常关机后，也不需执行硬盘检查，即可在复电后2分钟内迅速提供服务。

具电池保护的NVRAM日志：利用存取速度较硬盘快一千倍的内存，担任文件系统的日志，同时保护metadata及data的交易纪录，并加速写入的效率和反应时间、保证文件系统的一致性、保证写入的交易不会因断电而流失。

内建智能型最佳化的RAID磁盘阵列管理系统：配合NVRAM日志功能，藉由硬盘区块的配置最佳化，可将大量的随机写入转为少量的循序写入，真正达到平行写入 (Stripe Write) 并减少磁头移动的次数和磁头移动的距离的目的，加速文件存取和搜寻的速度。

能增长的文件系统：不需其它软件的协助，就可直接实时动态线上扩增文件系统容量且立刻能使用新增加的容量。

每次可只增加一块硬盘或多块硬盘的方式来扩增，完全不需要停机，也不需要等待时间。

另外也可在不扩增容量的前提下，动态线上提高文件数量的上限，完全不需要停机，也不需要等待时间，也不影响系统运作效率。

瞬间快照备份 (Snapshot)：使用不需要移动硬盘区块的WAFL专利技术，可瞬间备份整个文件系统，每个volume可有255份快照，每个使用者都有自己专属的一个快照目录，可自行恢复只属于自己在任一快照时间点的资料，完全不需系统管理人员的协助。

每个快照备份皆是完整的文件系统备份 (Full File System Backup)，不论已有多少份数的备份，系统运作效率皆不受影响。

注意：以上组件用于NAS（IP SAN）解决方案，如果使用FC SAN，需
要光纤交换机和HBA卡来相连。

存储硬件组件
PSU—冗余电源
Disk drive—2个或多个，用于存储和恢复数据。

ESH/LRC—连接机头与盘柜的光纤接口模块，一个是电子开关HUB（也叫内嵌开关HUB),另一个是环弹性电路。

RAID—Redundant Array of Independent Disks，独立冗余盘阵。

在NetApp中，有二种RAID可供选择，RAID 4和RAID DP，默认
选择为RAID DP，它具有更高的可靠性。

3、盘柜(disk shelf)硬件组件
PSU--冗余电源
ESH/ESH2/LRC—光纤连接模块。

DS14/DS14mk2 FC盘柜可以使用这三种模块，老盘柜FC9只能使用LRC模块。

（DS14mk2 AT
只能使用AT-FC模块)
Disk drive—硬盘。

种类有FC、SAS和SATA。

盘柜种类:
●近期的有DS14mk2 FC / DS14mk2 AT
1）DS14mk2 FC外型与前身DS14类似，支持两倍环速(two loop speed)；环速1Gb/2Gb可选，但如果采用LRC模块，只能设置1Gb 环速。

2）DS14mk2 AT用于NearStore，它采用AT-FC模块。

●早期的有DS14/FC8/FC9
1)DS14只支持1Gb环速。

2)FC8最多支持18G的7个disk drive。

3)Fc9最多支持18G/36G/72G的7个disk drive。

注意：不同的接口模块类型支持不同数量的盘柜连接。

FC-AL限制盘柜接口控制模块ESH/ESH2在同一Loop中最多控制6个盘柜，LRC在同一Loop中最多控制4个盘柜。

同时在同一Loop中不能混合使用ESH(ESH2)和LRC。

4、Hot swappable component(可热插拔组件)
✧系统组件中：PSU和Fan；
✧盘柜组件中：PSU和disk drive；
注意：如果采用多路径连接，那么ESH/ESH2/LRC这些接口模块也是可热插拔组件。

5、FAS2040以及扩展盘柜DS14简单介绍
FAS2040单机头(node)带12块1TB SATA硬盘，体积2U；2个扩展盘柜DS14各带14块1TB SATA硬盘，体积3U；
连线
电源线/网线/地线/A-Loop/B-Loop
电源线—连接至电源插座；
网线—把已经设置IP地址的以太网口(e0a和e0b)连接至以太交换机上；
地线—2个机柜互连；
A-Loop: 1)shelf1 设置ID=1,环速设置1GB/2GB；
2)filer FC-AL port 0a连线到shelf1的portA IN；
3）shelf2 设置ID=2,环速设置1GB/2GB；（1个loop环速必须内一致）；
4)shelf1 的portA OUT连线到shelf2的portA IN;
B-Loop:1) filer FC-AL port 0b连线到shelf1的portB IN；
2) shelf1 的portB OUT连线到shelf2的portB IN;
3)shelf2 终端开关设置为ON。

（ESH2和AT-FCX为自终端模
块，可以不进行终端开关设置）
6、Disk ID
系统每1块硬盘都有唯一对应的disk ID，它由path_id和device_id联合组成，标记形式为path_id.device_id，如0a.16，其中path_id指disk连接的适配器号（光纤端口号）,device_id指disk的loop号或者SCSI ID号。

Disk id号决定于shelf类型、shelf ID和disk的bay号（相当于槽位），filer上bay号从左到右，从上到下bay号分别为 0-3，4-7，8-11(FAS2040),shelf上bay号从右到左分别为0-13。

DS14和DS14mk2 FC shelf上硬盘disk SCSI id计算公式如下： SCSI id=shelf id *16 + bay号
例如disk drive位于shelf2上，bay 13,连接0a端口，则
SCSI id=2 *16 +13=45，它的disk id标记为0a.45。

7、加电顺序
先加电盘柜，大约30秒后等盘柜初始化结束，再加电机头。

二、NetApp软件基础知识
1、独特的操作系统—Data ONTAP (以下以V7.2为依据)
1)Data ONTAP关键特性：
✓统一的存储结构；
✓支持协议：SAN--→FC、iSCSI， NAS-→NFS、CIFS；
✓集成的RAID技术保护数据，防止盘失效；
✓固有的snapshot技术保护数据；
2）Data ONTAP三大功能
FilerView---通过Web浏览器远程管理存储系统；
FelxVol Volume---创建弹性卷，可随时增加或减小卷大小；
Snapshot---提供在线备份，并可快速恢复以前版本的数据，
无需经过管理员操作；
3）Data ONTAP 操作系统的组成
✧Network接口模块---接收用户端来的数据并送至物理内存；
✧Protocol模块---先判别传送数据的协议，如NFS、iSCSI等，接
着从数据中剥去协议信息，并把裸数据送至
WALF；
✧WALF模块---Data ONTAP的核心，它接收裸数据并把其拷贝放到
NVRAM中，再传送给RAID；
✧RAID模块---接收从WALF送来的数据，进行计算校验以保护数据，
然后把数据和校验信息传送给Storage；
✧Storage模块---接收到数据后执行写盘的物理操作；
6、笔记本电脑与NetApp的console口连接
可以进行诊断程序运行或初次IP地址设置、盘归属（owner）分配等。

连接步骤：
1）把RJ-45 to DB-9或DB-9 to DB-9线分别连接设备console 口和电脑；
2）打开超级终端，命名连接名称，如my netapp connection； 3）选择com1串口，并进行串口参数设置， Bautrate=9600，data bit=8， parity=none， stop bit=1，
protocol control=none.
4)启动存储设备，就可进入NetApp 命令行模式界面（CLI）；
5）在启动存储设备时，如果按del键，可以终止启动。

用如下命令来启动诊断监控程序，CFE>boot_diags/ OK>sys_diags进
入诊断界面进行设备各组件的诊断测试，结束后按exit退出，再重启动设备CFE>boot_ontap/ OK>boot.
7、存储系统访问
有二种方式可以访问存储系统：
●CLI View(命令行接口方式)---进入方法参见6。

●Filer View（Web图形方式）---进入方法如下
http://filer IP/na_admin/
弹出登录界面，username: root, password: root
登录后web界面上出现5个按钮
1）FilerView按钮：访问FilerView；
2）Filer At-A-Glance按钮：存储系统状态快速查看；
3）Documentation按钮：存储系统在线文档；
4）Manual pages按钮：列出CLI下的全部命令和语法，帮助管理存
储系统；
5）Submit按钮：递交一个技术支持请求事件给NGS组；
8、物理存储单元和数据存储单元
物理存储单元包括适配卡、盘、RAID组，数据存储单元包括Aggregate、Volume、LUN。

1)RAID组
所有Data ONTAP盘都组成RAID组，NetApp有RAID4和RAID DP 分别提供1块/2块数据盘损坏时的数据完整性保护。

在RAID组中，可以增加盘扩大盘空间，但不能移走盘减小空间。

在RAID组中当1块/2块盘损坏时，Data ONTAP会启用1块/2块全局热备盘来替代更换它，并自动校验数据重建坏盘上的数据到更换盘上。

在重建完成前，通过校验盘重建数据提供用户访问。

2)Aggregate
Aggregate参数：
Name—只能字母或下划线（_）开头，中间允许字母、下划线和数字，不能超过255个字符；
Parity—默认为DP；
RAID组大小—可以根据实际情况来选择，建议采用默认值；
Disk selection—手动、自动；
Disk size—盘大小；
Number of disks—包括校验盘在内，将分配给aggregate的磁盘
数量；
Aggregate对磁盘的要求：
✓相同类型；
✓相同转速；
Aggregate限制：
◆Aggregate最大数量100个；
◆Volume最大数量200个；
◆Aggregate/传统卷最大容量16T；
◆采用iSCSI/FCP的CFO最大弹性卷数量50/node或
100/cluster；
Aggregate的相关命令：(相关命令参数请自己查阅)
✓Aggr create—创建一个新的aggregate；
✓Aggr add—给现有的aggregate增加磁盘；
✓Aggr status—显示aggregate相关信息；查看aggregate状态; ✓Aggr rename—重命名aggregate；
✓Aggr options—aggregate选项设置；
✓Aggr offline/online—offline/online aggregate；
✓Aggr destroy—把offline状态的aggregate转化为spare状态；
3)Volume
传统卷—traditional volume
弹性卷—flexible volume
卷结构
卷概念：
卷是文件系统，它持有可通过Data ONTAP支持的协议来访问的用户数据；
卷有二层，物理层和逻辑层，物理层代表物理盘，逻辑层代表文件系统；
Aggregate是物理层，FlexVol是逻辑层；
Volume的相关命令：(相关命令参数请自己查阅)
✓Vol create—创建一个新卷；
✓Vol status—查看卷状态，包括卷大小、卷选项等；
✓Vol rename—重命名一个卷；
✓Vol option—设置各种卷选项；
✓Vol offline/online—更改卷的活动状态；
✓Vol restrict—把一个卷移到限定的node上；
✓Vol destroy—把一个offline状态的卷转化为spare盘；✓Vol add—给现有的传统卷增加磁盘；
✓Vol size—增加或减少弹性卷大小；
✓Vol container—查看卷的归属；
Volume的最大文件数—15万个
4）、LUN（逻辑单元号）
应用于SAN架构中，协议为iSCSI或FCP。

iSCSI连接：
FCP单路径连接：
LUN定位：
LUN 定义：
创建LUN 所需信息：
✓ 全路径—例如/vol/vol2/(qtree/)lun3；
✓ 操作系统—指访问LUN 的主机的操作系统；
✓
LUN 大小—最大一般为Volume 的90%，必须为整数，如5GB ，如
果想建3.4BG 大小，必须用3.4x1024=3481MB;
✓ igroup 名—可以访问LUN 的发起者（主机）；
✓ 协议—使用的协议（iSCSI 、FCP ）；
✓ Node name 或port name —WWNN 或WWPN(十六进制格式)； ✓ LUN id — 0—4095，igroup 用LUN id 访问LUN ；
用FilerView创建LUN:。