OceanStor 9000大数据存储系统技术白皮书 3 组网及环境要求
图3-2 前端和后端网络均采用10GE交换机组网方案示意
组网说明：
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当OceanStor 9000使用10GE组网时，前端网络对接用户10GE交换网后端网络使用内部10GE交换机。前后端交换机冗余配置。
GE交换机通过网线连接管理网口和IPMI网口，仅用于管理维护。
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3.3 IB组网描述（前端和后端网络均采用IB组网）
前后端均采用IB交换机组网的典型配置方案如图3-3所示。 图3-3 前端和后端网络均采用IB交换机组网方案示意
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3 组网及环境要求
当OceanStor 9000使用全IB组网时，前端网络对接用户IB交换网后端网络使用内部IB交换机。前后端交换机冗余配置。
GE交换机通过网线连接管理网口和IPMI网口，仅用于管理维护。
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3.4 前端10GE后端IB组网描述（前端网络采用10GE，后端网络采用IB）
前端网络采用10GE交换机，后端网络采用IB交换机组网的典型配置方案如图3-4所示。
图3-4 前端网络采用10GE交换机，后端网络采用IB交换机组网方案示意
组网说明：
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前端网络使用10GE交换机，后端网络使用InfiniBand交换机。前后端交换机冗余配置。
GE交换机通过网线连接管理网口和IPMI网口，仅用于管理维护。
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3.5 系统运行环境
OceanStor 9000大数据存储系统通过NFS共享、CIFS共享等方式为用户提供文件服务。对最终用户来说，OceanStor 9000就是一个文件服务器，用户通过该文件服务器存取文件。用户所在的环境可能是比较复杂的，如AD域、NIS域、LDAP等环境，需要OceanStor 9000系统也能支持这些环境。OceanStor 9000提供对以上环境的支持，用户只需要进行相应的配置，即可将OceanStor 9000系统在现有的域环境中运行起来供应用主机访问。
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OceanStor 9000大数据存储系统技术白皮书 4 软件特性
4 4.1 OceanStor DFS分布式文件系统
4.1.1 技术背景
软件特性
OceanStor DFS解决了传统存储体系结构存在的难题（容量不易扩展、性能不易扩展）。OceanStor DFS将三个传统的存储体系结构层（文件系统、卷管理器和 RAID）组合为一个统一的软件层，从而创建一个跨越存储系统中所有节点的单一智能文件系统。
传统的存储设备（DAS，SAN和非集群NAS）存在一些缺陷：它是静态的，其设计不具备可扩展性。
DAS不能提供数据共享能力，如果多个应用需要共用同一份数据，往往需要花费大量的时间进行数据迁移，导致环境中存在多份相同的数据，并且多份数据之间同步困难。而且DAS不易扩展。
SAN相比DAS更具灵活性和可扩展性，但是SAN也不具备数据共享能力。 NAS系统能够给应用服务器提供统一的文件系统空间，满足多台应用服务器之间共享数据的需求。非分布式集群的NAS设备一般使用双控或者多控节点提供服务，每个节点支持特定的业务负载，当容量不够时通过扩展硬盘框的方式增加存储容量。这种方式并不完美：首先业务和节点的绑定，意味着一个业务及其关联的文件系统只在一个节点上工作，容易造成系统整体的负载不均；其次，这种系统本质上是Scale-up的扩容方式，追求单机性能，无法做到系统性能随容量的增加线性增加。
作为OceanStor 9000系统的软件基础，OceanStor DFS采用全Active的Share nothing方式，系统的数据和管理数据（元数据）分布在各个节点上，避免了系统资源争用，消除了系统瓶颈；即使出现整节点故障，系统也能够自动识别故障节点，自动恢复故障节点涉及的数据和元数据，使故障对业务透明，完全不影响业务连续性。整系统采用全互联全冗余的组网机制，全对称分布式集群设计，实现存储系统节点的全局统一命名空间，从而允许系统中任何节点并发访问整系统的任何文件；并且支持文件内的细粒度的全局锁，提供从多个节点并发访问相同文件的不同区域，实现高并发高性能读写。
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4.1.2 技术原理
文件的条带化
为实现数据保护和高性能读写，OceanStor DFS对数据进行按节点条带化处理，首先，创建新文件时文件系统会按照配置的保护级别挑选符合要求的节点，然后写数据时文件系统将用户的数据平均分布在各节点上，读数据时文件系统从所有节点并行读取。 图4-1 文件条带化示意图
上图所示例的OceanStor 9000系统由3个节点组成，用户的数据平均分布在3个节点上。实际使用中用户的数据分布需要根据配置而定，关于分布式文件系统所支持的具体分布方式细节请参考“分布式数据可靠技术”。
统一命名空间
OceanStor DFS对外提供CIFS/NFS访问接口，即用户以文件名来操作文件，那么文件命名的有效范围就称之为命名空间。
通常一个本地文件系统，如ext3文件系统，一个命名空间只能与一台计算机或文件系统相关联，本地文件系统将元数据和数据都存储在本地硬盘，访问文件数据时文件系统首先从本地硬盘读取元数据信息，然后通过元数据信息得知文件数据在本地硬盘存储的布局和位置，再去读写本地硬盘完成访问文件操作。所以本地文件系统的命名空间范围都有限。
OceanStor DFS采用全对称结构，将所有节点的命名空间整合为统一命名空间，将整个系统的所有节点的存储容量组成一个大的虚拟存储池，元数据和数据保存在每个节点上，每个节点都是元数据服务器同时也是数据服务器，访问文件数据时OceanStor DFS首先Hash计算1定位到文件所归属的元数据服务器，然后通过元数据服务器获取文件的数据分布，即获取文件分布在哪些节点上以及在节点上的具体位置，再去访问这些节点完成数据读写操作。
备注1：9000系统文件的元数据信息是采用DHT Hash方式分布存储的。
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OceanStor 9000大数据存储系统技术白皮书 4 软件特性
图4-2 统一命名空间功能示意图
图4-22中所示例的OceanStor 9000系统由3个节点组成，这3个节点对用户都是透明的，用户并不会感知到是哪个节点在提供服务。假如用户访问不同的文件，实际上是由不同的节点在提供服务。
OceanStor DFS支持最大60PB全局命名空间，用户不用管理多个命名空间，从而减轻管理复杂度。消除多个命名空间，也消除了多个命名空间带来的数据孤岛。
4.1.3 技术特点
无缝扩展
OceanStor DFS支持节点动态扩展，节点数目从3~288随需而定，而且节点扩展中业务不中断。OceanStor DFS支持针对不同的应用需求提供不同的硬件节点类型。 图4-3 无缝扩展功能示意图
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