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企业战略集团
企业战略集团
了解更重要的事实（Gettingtothebiggertruth）
白皮
书
实现虚拟横向扩展NAS的价值
HPStorageWorksX9000网络存储系统分析
作者：
TerriMcClure
2010年7月
本ESG白皮书受惠普公司委托编写，并获得ESG的许可而发布。
目录
简介3
要点综述3
文件存储挑战3
IT部门需要支付的费用4
纵向扩展NAS与横向扩展NAS的比较7
纵向扩展NAS7
横向扩展NAS8
HPX9000网络存储系统和虚拟横向扩展NAS8
HPX9000亲身体验：
设置和管理10
HPX9000亲身体验：
企业级特性11
HPX9000：
提供实际的用户优势12
惠普融合基础设施帮助用户与数据增长保持同步12
更重要的事实13
所有商标名称均为其各自所有公司的财产。
本文中所含的信息均摘自企业战略集团（ESG）所认为的可靠来源，但是ESG对此不提供任何保证。
本文可能包含ESG公司的观点；这些观点可能随时更改，恕不另行通知。
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如有任何问题，请拨打（508）482-0188，联系ESG客户关系部门。
简介
要点综述
企业正面临着大量日益增加的基于文件数据的存储和管理问题。
传统的存储系统设计采用固定的容量，这在扩展时会发生故障。
如今，越来越多的企业希望能够利用新的横向扩展技术，获得具有极高可扩展性、灵活性和效率的横向扩展架构，以满足迅猛增长的文件存储需求。
惠普为响应不断变化的用户要求，特推出StorageWorksX9000网络存储系统。
惠普的X9000系列是惠普融合基础设施的核心文件存储基础设施层。
它是一系列横向扩展NAS设备，完全符合惠普自动、简洁、经济及面向未来的存储环境的愿景。
本文介绍了用户所面临的文件存储挑战，以及用户体验和ESG实验室验证测试如何证明HPStorageWorksX9000系统能够帮助企业解决和客服存储性能、密度、管理、成本和部署等问题。
文件存储挑战
IT部门需要不断应对用户对存储系统数量和种类的要求，以便与迅猛增长的信息存储需求保持同步。
反过来，这种增长也会增加技术、业务和预算方面的挑战，从而带来许多令人棘手的难题和复杂性。
整个IT环境中的数据骤增——尤其是非结构性数据（即，未存储在数据库或其它有序结构中的数据）。
2010年非结构性文本内容将占用25,127PB（或76%的存档容量）的容量（见图I）。
1未来五年，与电子邮件相关的存档容量的年复合增长率将超过文件内容的增长速度，可预见，非结构性内容将继续在存档数字资产中占据非常大的比例。
图1.文件存储在存档数字资产中占据非常大的比例
所有企业（从拥有十多名员工的微型中小企业到拥有超过十万名员工的大型跨国企业）都面临着前所未有的数据存储需求，具体的数据形式包括商务文档、演示稿、图形和多媒体等。
信息量显著增加的原因很多，其中包括：
•软件应用和文档的复杂性、规格和数量不断增长（如Word文档、PowerPoint图形文件和电子表格）。
•智能电话、网络摄像头、摄像机、笔记本电脑、上网本以及用于捕捉和存储内容的新型平板设备等商用终端设备的显著增加。
•文件类型（如相片、视频和图像）不断增多，创建了大量的大型文件。
需要以多种数字形式提供电影、电视节目，甚至是广告，而解决方案更需要以消费者所要求的形式进行宣传，从而增加了对数字存储的需求。
随着媒体和娱乐业对3D视频的广泛应用，存储要求进一步增加。
可能最大的原因在于，特定垂直市场（如科学、医疗、工程设计和气象研究等）中由相关设备生成的数据的伴随性增长（concomitantrise）。
此外，日志文件、卫星图像、天气数据、传感器数据、位置数据以及来自MRI和CT扫描的医疗影像等数据也在迅猛增加。
4D图像和16宫格CT扫描正逐渐成为行业标准技术。
IT部门需要支付的费用
毫无疑问，存储和管理日益增加的非结构性数据的成本也在急剧飙升。
数据存储的爆炸性增长会对影响企业的总体拥有成本（TCO）和投资回报（ROI）衡量标准的其它问题造成直接影响。
其中包括：
•负责计划、安装、管理和运营存储系统的工作人员
•物理设施占地空间和工作场地
•电源/散热
•流程
o数据可用性
o可靠性
o数据保护与安全
o业务连续性（BC）和灾难恢复（DR）
o性能管理
o在服务器和台式机上配置应用
由协作应用与音频、视频和丰富的图形以及Web2.0应用生成的大量文件数据，推动了对创新的文件存储产品的需求，这种产品能够以横向扩展NAS平台的形式，经济地将带宽和性能扩展到前所未有的容量。
横向扩展NAS有助于大幅降低总体拥有成本，这是过去几年里IT管理层一直关注的话题。
根据ESG的2010年IT支出调查，超过半数（54%）的被调查者（见图2）认为运营成本显著减少——这将会成为未来12至18个月内调整IT投资以适应业务管理的重要业务推动因素。
其次，42%的被调查者选择了业务流程改进计划。
而三分之一（36%）的被调查者选择了增强的安全与风险管理，另有三分之一的被调查者认为，投资回报/投资回报速度得到显著改进。
2
惠普致力于帮助用户应对这些挑战。
其实，通过整合存储环境来降低运营成本已成为HPStorageWorksX9000网络存储系统用户经常讨论的共同主题。
除了可以大幅减少总体拥有成本之外，HPX9000系统还有助于显著提高运行效率，最大限度改善网络和系统的正常运行时间和可用性。
2资料来源：
ESG调查报告，2010年IT支出意向调查。
2010年1月。
Figure2.MostImportantCriteriatoJustifyITSpend
资料来源：
企业战略集团，2010年。
事实上，数据的增长速度非常快，传统系统不能经济高效地存储，而且IT部门也无法有效地予以管理。
另一个不可回避的事实是，传统存储系统的设计采用固定存储容量，在扩展时容易发生故障。
它们无法满足当今迅猛增长的容量和性能需求。
IT部门试图控制存储的高度增长，反而造成IT的蔓延，以及固定存储和孤岛式服务器的剧增。
部署的独立式存储系统越多，所造成的存储无序增长越严重。
反过来，这也造成了存储运营链中每个结合点成本的飙升：
规划、供应、保护、管理、监控和存储。
在企业试图提高效率和生产率时，所有这些流程每次都会消耗掉许多宝贵的IT资源并耗费数小时的时间。
企业为了更加经济地实现扩展、控制成本，降低IT部门的压力，他们非常希望能够获得专门针对卓越的精细扩展能力而设计的横向扩展架构，如HPX9000。
针对HPX9000产品系列所采用的技术，ESG实验室实施了数次实况测试，并对许多用户部署情况进行了检查。
ESG实验室的测试和检查结果表明，HPX9000系列能够帮助用户延长现有存储投资的使用寿命，并通过提供单一虚拟文件存储资源池，轻松管理和支持多个存储层，从而显著降低运营成本。
纵向扩展NAS与横向扩展NAS的比较
纵向扩展NAS
如闻其声，纵向扩展NAS：
相互独立。
一个或两个NAS头后有许多存储站点，这些存储站点可在NAS头后扩展至多TB容量。
在达到存储限制后，将会安装新的孤立系统。
这意味着需要管理新的文件系统。
此外，纵向扩展NAS无法共享系统之间的工作负载。
迁移系统之间的目录或文件时，需要访问每个客户端进行重新映射和重新加载。
这是一项非常费力且耗时的流程。
横向扩展NAS
相比纵向扩展NAS，横向扩展NAS架构可提供许多重要的成本节约优势。
这对于需要存储大量数字和富媒体数据的企业尤为受益匪浅。
其优势包括：
•模块化扩展
•更高的利用率
•线性可扩展性
•自动策略管理
•减少管理成本
横向扩展NAS系统针对经济地进行动态扩展和支持极高带宽应用而倾力打造。
ESG将横向扩展NAS定义为可在多方面（处理器、带宽或容量）进行独立扩展并在全局命名空间中可作为单系统进行管理的系统。
横向扩展NAS最早应用于媒体与娱乐业以及高性能计算（HPC）中，而大幅攀升的文件数据和日益丰富的文件格式则共同激发了全球范围内的企业数据中心引入横向扩展系统的要求。
横向扩展NAS专为应对迅猛增长的文件数据和非结构性数据而打造。
同时，它摆脱了传统NAS和存储区域网络（SAN）的性能和管理局限性。
这一点非常重要：
横向扩展系统能够帮助用户控制存储的无序蔓延，减少存储环境的整体复杂性，提高数据可用性，并对文件存储基础设施进行优化。
横向扩展NAS由许多包含磁盘和CPU资源的硬件节点组成。
这些节点呈集群式分布，可以并行工作。
架构中未采用集中的控制器，能够有效地消除传统NAS系统对IO和吞吐率性能的束缚。
每个节点中包含的CPU/高速缓存和主机连接端口有助于系统根据容量的增加对性能进行线性扩展。
为了对数据存储环境（其中包括横向扩展NAS的采用情况）进行评估，ESG针对504名北美和西欧IT专业人员实施了一项调查，调查发现，更快速地供应、增强的可扩展性和性能以及更加轻松地管理等市场驱动因素需要能够为快速增长的应用提供支持。
企业应当考虑采用横向扩展NAS，如果：
•企业正在解决呈爆炸性增长的非结构数据问题。
•企业发现管理文件存储环境存在困难。
•企业发现，存储已成为工作流的性能瓶颈。
•企业正在艰难地应对不断增长的基础设施成本问题。
•企业利用现有的存储系统无法解决扩展问题。
•企业利用现有的存储系统无法解决停机和可靠性问题。
•IT部门在管理和供应存储系统方面存在困难。
•企业正受到占地空间、电源和散热方面的局限。
HPX9000网络存储系统和虚拟横向扩展NAS
HPStorageWorksX9000网络存储系统的横向扩展能力在容量和性能两方面均超越了传统的网络连接存储，并可提供灵活、可扩展且经济高效的解决方案。
惠普的模块化存储基础设施能够有效应对当今企业所面临的迅猛攀升的存储增长和性能问题。
集中管理不仅能够帮助管理员管理几TB的环境，而且还能管理最高密度的多PB环境。
惠普的“按增长付费构架”与一应俱全的特性集能够避免存储过度配置的情况，并减少添加昂贵附件的需求。
借助HPX9000，其它特性（如数据分层、复制和重新平衡）已包含在内，您无需再支付额外的费用。
此外，作为众多数据细分市场（硬件、服务器、存储和网络以及服务和支持）的业界领先厂商，惠普能够提供完全集成的交互式产品和服务组合，帮助客户保护其在传统设备方面的投资，并平稳地迁移到新一代数据中心。
HPStorageWorksX9000系统能够提供非结构化数据存储层（一种共享的虚拟存储资源池，可在整个企业中用于提供存储服务），适用于惠普的融合基础设施计划（之后将提供更多有关该方面的信息）。
HPStorageWorksX9000网络存储系统基于IBRIX的技术而构建，IBRIX致力于提供大型高性能NAS解决方案，已于2009年8月被惠普收购。
HPStorageWorksX9000产品系列可提供适用于超级横向扩展、云和高性能计算环境的数据保护、高可用性以及数据管理服务。
该产品系列共包括三款设备：
•X9320——惠普将其定位为“性能存储”设备，这种横向扩展的集群设备可以性能优化或容量优化两种型号发运，使用SAS硬盘时最高可支持21TB，或使用SATA硬盘最高可支持48TB。
根据惠普提供的数据，每种设备均可提供超过500MB/秒的写入速度和超过1GB/秒的读取速度，集群中添加更多设备时可实现线性扩展。
•X9720——惠普称之为“大容量存储”。
它采用一种高密度架构，每个机柜最高可支持656TB（原始容量）。
该设备使用1或2TB硬盘，可针对成本和容量（而非性能）进行优化。
•X9300——这是一款网关解决方案，可让用户将集群NAS网关部署在传统存储（DAS或SAN）前端，并将其引入到NAS单一命名空间中。
该设备可为HPStorageWorksMSA、EVA、P4000以及第三方存储提供网关外（out-of-the-gate）支持。
此外，客户还可利用网关在传统并行文件系统架构中进行部署，以便为高性能应用提供所需的高带宽和横向扩展NAS。
HPX9000系列允许用户创建一个虚拟文件存储环境，在该环境中，他们仍只需要管理一个高度可扩展的系统，并可以根据应用需求来选择具备合适性价比的存储。
全部三种设备能在单一命名空间中共存，让用户可以管理具备不同性能的多种存储设备，其单个文件系统映像中的存储池可以扩展到16PB。
X9000系列内建有策略管理和自动化文件迁移功能，可以将不经常使用的数据从成本较高的存储设备迁移到成本较低、密度较高的存储设备，以降低运营成本和提高整体存储效率，从而降低存储成本。
与其它许多针对带宽密集型工作负载进行调试的集群文件系统不同，X9000在各种工作负载下都表现良好，包括注重响应时间的小型随机工作负载（如通用文件共享）和带宽密集型大型连续工作负载（如高清视频编辑）。
惠普的这种竞争优势已经得到了ESG实验室的验证。
3ESG遇到的大多数系统都针对某一种工作负载进行过优化，很少有文件系统在两种环境下都能够表现得如此出色。
HPStorageWorksX9000NAS系列产品还有一项重要优势，那就是可以同时提升容量和性能。
在此之前，企业可以尝试通过在现有控制器中增加额外设备来突破可扩展性的限制。
这会产生另外一个问题：
当控制器无法应对这些额外设备时，性能会下降，服务水平也会随之降低。
通过增加匹配的融合控制器驱动设备，HPX9000系列避免了这个问题。
HPStorageWorksX9000NAS的其它特性还包括：
•单一命名空间。
命名空间是一组分散的物理文件系统的虚拟化表示。
它存在于既定环境中的客户端和各种文件服务器之间，增加了一个分离客户端“加载点”和物理服务器加载点的抽象层。
它是一个负责将虚拟加载点转化为物理文件服务器的映射程序，为用户提供一个关于文件服务器生态系统的统一视图。
命名空间是实现单点管理的秘密武器。
它能提高容量利用率并简化管理。
HPStorageWorksX9000系统命名空间可扩展到16PB甚至更多。
3请参见ESG实验室验证报告：
《IBRIXFusion–简单可扩展文件系统》。
2008日4月。
•无中断扩展和自动数据分层X9000具有内建的策略管理和自动化的文件迁移功能，可以优化性能、容量或保留。
企业正在越来越多地将其数据分为若干层，每个数据层都需要不同等级的访问权限。
HPX9000系统允许客户将不经常使用的数据存储到速度较慢、价格较低的SATA硬盘上，从而降低成本。
这样就无需投资新的存储设备，而且能降低后续运营成本。
•无中断重新平衡。
这可以确保将工作负载分配到整个阵列，以避免单个磁盘超负荷运转。
•自动化管理。
IT部门存储管理员可以缩短30%-60%的日常管理时间，具体取决于各自的环境。
•灵活性和保护传统设备投资的能力。
惠普还提供了X9300设备，这是一种仅用于控制器的前端设备，允许将来自其它厂商的现有存储设备合并到同一个存储池中。
•连续的数据迁移。
每个X9000系统都包含一个数据迁移实用程序，用来简化X9000与客户环境的集成。
•优化的数据服务。
X9000系统支持SSD存储的目录配额和文件克隆。
这让企业得以在确保高可用性的同时更好地管理成本。
•改善的Windows文件服务。
X9000系统包含一种原生SMB工具，用于更快且安全的Windows文件服务工作负载。
•高可用性与动态负载平衡。
X9000系统具有内建的冗余性，并能自动检测软硬件故障，以保证系统正常运行。
动态负载平衡可确保减少热点。
HPX9000亲身体验：
设置和管理
惠普横向扩展NAS技术的简单性和易用性，是在对HPX9000StorageWorks系统进行测试和验证过程中给ESG留下的印象最深刻的特性之一。
部署新技术是让IT部门非常头疼的事情，因为这会频繁中断网络运行。
而持续的恶劣宏观经济环境又让问题更加严重，因为用于IT培训和认证方面的预算少之又少。
如ESG证实的那样，HPX9000简单直接的部署方式对于过度扩展的存储系统的管理员来说无疑是一大福音。
2009年3月，ESG进行了一个实验室验证项目，目的是测试惠普横向扩展技术在部署和管理方面的简单程度。
4ESG实验室仅用五分钟的时间并只点击了十次鼠标，便配置好了一个84TB的HPX9000双服务器系统，该系统采用全部由SAS硬盘组成的直连阵列。
这在客户的环境中同样得到了证实。
客户可以在十分钟内安装并访问多TB共享文件系统。
ESG实验室注意到，管理GUI提供了具有直观界面和使用体验的可扩展树状导航，以及帮助了解系统状态和利用率的图示。
ESG实验室还成功地在十秒钟内为现有文件系统增加了存储容量，期间没有发生中断。
HPX9000系统另一个非常有用的特性是，既可以对单台X9000进行纵向扩展，也可以通过增加X9000数量，对NAS集群进行横向扩展。
在测试期间，ESG实验室注意到，无论部署的容量是多少，配置HPX9000系统所需的时间都是一样的。
这是因为HPX9000横向扩展NAS解决方案已经进行了预配置，可实现快速轻松的安装和部署。
HPX9000横向扩展NAS解决方案还具有近乎线性的容量和性能扩展优势。
同样，这也让X9000系统随着业务增长进行扩展并满足性能需求，同时无需在利用率方面进行折中（例如采用短行程（shortstroking）技术）。
4请参见：
ESG实验室验证报告：
《戴尔EaualLoaic与IBRIX：
简约的可扩展企业级文件服务》，2009年3月。
这与ESG实验室在测试传统双控制器NAS解决方案时所遇到的情况大相径庭。
传统存储和文件系统的重新配置会频繁造成中断，而且还常常会引起停机、降低工作效率以及增加IT支出。
根据ESG实验室的亲身体验，传统双控制器NAS解决方案更难以部署、扩展和监控。
HPX9000亲身体验：
企业级特性
为了验证HPX9000横向扩展NAS对超大容量和快速处理环境的支持水平，ESG实验室回顾了一系列成功部署案例。
HPX9000支持多种通常企业级NAS解决方案才具备的特性，例如快照、持续远程复制和存储层之间的自动在线迁移，这些有用的特性是同类横向扩展NAS解决方案往往不具备的，但在HPX9000系统中可免费提供。
分层迁移是高级数据存储环境的一个重要组成部分。
如前面提到的，分层存储是将不常使用的文件移动到更经济的存储层的一种有效机制。
命名空间中存在多个层，因此无需进行繁琐的迁移，或者对文件系统进行重新映射或重新加载，这也是虚拟化文件存储环境的一个优势。
快照用于在磁盘上针对文件系统创建节省空间的时间点映像。
磁盘快照可以快捷地恢复崩溃或意外删除的文件。
快照还可用于为文件系统创建一个只读版本，以便用于备份任务。
快照技术已经在通用纵向扩展NAS解决方案中使用了十余年，但在许多横向扩展NAS解决方案中仍然缺乏有价值的功能。
HPX9000还包含持续的并行远程复制功能，可将发生变化的文件复制到一个远程站点，以便在灾难恢复时使用。
同样，这也是惠普将企业级NAS产品特性应用于横向扩展NAS领域的一个实例。
ESG实验室对此特性进行了测试：
将一个300MB的目录树从本地硬盘复制到本地站点的文件系统。
在源设备上完成数据复制10秒后，便可通过远程站点访问模拟远程站点上的这个300MB目录树的完整备份。
ESG实验室注意到，持续复制过程与文件复制是并行执行的。
也就是说，每存储一个新文件，就会自动在远程站点上复制一份，并且几乎可以即时访问。
HPX9000：
提供实际的用户优势
西德克萨斯一家大型医疗中心是该州的一级创伤中心之一，类似这样的企业终端用户发现，HPX9000横向扩展NAS解决方案在执行远程复制和协助遵守健康保险流通与责任法案（HIPAA）方面非常有价值。
这家医院当时面临着与其它许多机构一样的严峻挑战：
•内容激增
•对存储的灵活性需求增加
•预算限制
•在线扩展容量和性能的需求
•管理孤立基础设施上的各种应用的复杂性。
作为一家拥有多个医院和门诊诊所、占地面积250平方英里的医疗机构，该医院亲身经历了管理数据激增的痛苦时期。
随着电脑断层扫描（CATscan）影像越来越强大和精准，其占用的存储容量也在增加。
例如：
4层CT影像的平均文件大小为60MB，16层CT影像增加到250MB。
而最新的64层以上CT影像的文件大小则几乎翻了四倍，达到了900MB。
与此类似，这家医院发现在过去四年中，影像学检查资料的容量也增加了57%，从2006年的105,000增加到了2009年的154,000——并且还在继续增加。
该医院广泛采用了HPX9000横向扩展NAS持续远程复制和存储解决方案。
健康保险流通与责任法案（HIPAA）要求特别指出，医疗保健机构要保存两份CT影像的备份。
此外，借助远程复制这样的功能，该医院可在主存档不可用时访问文件，并在WAN/LAN连接丢失时进行恢复。
该医院还可通过Pause/Resume（暂停/继续）功能来按需升级网络基础设施，而不会造成任何一个站点的数据访问丢失。
其它医疗保健机构（例如一家位于德克萨斯州休斯敦市的癌症治疗和研究中心）反馈了对HPX9000的类似的积极体验。
“最后只剩下两家厂商，而HPStorageWorksX9000系统胜出，因为它管理简单、能通过标准IP高速运行，而且提供了功能强大的工具集，包括在同一个界面制作灾难恢复镜像。
惠普的这套解决方案还可以使我们充分利用现有的SAN存储系统，而采用其它解决方案的话我们可能必须抛弃现有系统，其后果是我们无法负担的，”该中心一位资深UNIX管理员介绍。
位于马萨诸塞州波士顿市的一套集成式医疗系统使用HPX9000横向扩展NAS产品来管理数据增长和控制成本。
该系统管理着超过1PB的PACS（医疗影像）数据，且预计影像数据的年增长率平均为20%。
他们原有的EMCCentera存储设备已经达到了使用极限，并且花了近一周的时间来备份。
这家医院需要一套具有高度可扩展性和安全性的影像存档系统，还要求系统能提供到WinchesterSystems阵列中的传统存储的访问并保护这些投资。
HPX9000具备支持16PB全球命名空间的能力，消除了麻省总医院对未来可扩展性和投资保护的顾虑。
惠普融合基础设施帮助用户与数据增长保持同步
企业和IT部门需要一种经济、高效且容易部署的解决方案，这种方案既要能满足短期和长期的数字内容增长，又不会超出预算或者让IT部门负担过重。
针对希望消除目前存储网络中的无计划增长、复杂性和超额维护费用，并打造适合今后两三年甚至更长时间的“面向未来”环境的客户，惠普融合基础设施策略提供了一份蓝图。
惠普融合基础设施架构在惠普服务器、刀片服务器、存储、网络和电源管理技术等各个方面进行了创新改进。
它允许企业将数百万美元的运营费用重新分配到可推动业务创新的活动中。
在2010年6月举行的惠普技术论坛上，惠普揭晓了其最新的服务器系列、虚拟化技术和刀片系统解决方案。
惠普融合基础设施还采用了惠普荣获专利的电源管理技术。
惠普实验室设计了这种下一代架构和产品，以便实现能源感知流程的自动化，并有效控制整个数据中心的IT系统。
此外，最近发布的HPStoreOnce存储软件可通过一个统一架构实现较高级别的简易性和自动化，能够有效执行重复数据删除任务。
惠普的X9000系列是惠普融合基础设施文件存储基础设施层
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