ES NAS 高可用性儲存服務之網路暨儲存空間設定


最後修訂日期: 2019-07-04

開始設定之前

主旨

本文旨在導引已完成ES NAS安裝與系統初始化之使用者,進行網路暨儲存空間設定,以建構出一滿足高可用性之儲存環境。

名詞介紹

RAID群組:RAID群組將多個實體硬碟組成一個邏輯單元,以提供更佳的容量、讀寫效能以及安全性。
儲存池:將實體硬碟或RAID群組合併成大型的儲存空間。ES NAS的儲存池可藉由新增RAID群組來創建,亦可將硬碟擴充至現有的儲存池。

共用資料夾:共用資料夾會建立在儲存池中,用於存放檔案,並將檔案分享給擁有存取權限的使用者或群組共用。

NFS:網路檔案系統(Network File System,NFS)是一種分佈式檔案系統協定,其最主要的特點在於藉由網路及掛載的方式,讓不同的機器、不同的作業系統彼此分享個別的檔案。透過NFS,即可將NFS Server端的目錄或檔案系統,開放給NFS Client進行資料存取。換句話說,NFS Client是將NFS Server所提供的共享資料夾掛載至本地端主機下,就好比是在本機端操作自己的一個磁碟分割一樣便利。

iSCSI LUN:iSCSI(Internet Small Computer System Interface)是一種網際網路協定(IP)所衍生出來,可用來連結資料儲存設備的標準。用來連接儲存裝置之程式被稱為iSCSI 啟動器(initiator),而被連之裝置則統稱為iSCSI裝置或目標(target)。而iSCSI LUN則為掛載到iSCSI目標的邏輯磁碟。

Host:本文的Host所指的是連線到ES NAS進行資料存取,或是將ES NAS上的共享資料夾或iSCSI LUN掛載至本地端的主機。

系統部署架構

本文將以下圖及下表之設定為範例進行部署。

ES NAS
Interface IP Address
SCA SCB
Management 192.168.101.13 192.168.101.14
Ethernet 1 10.1.1.13 10.1.1.14
Ethernet 3 10.1.2.13 10.1.2.14

Host
Interface IP Address
Data Port 1 10.1.1.10
Data Port 2 10.1.2.10


設定前準備

在進行網路環境以及儲存空間設定前,請確認以下事項皆已完成。

  1. 已完成系統硬碟初始化
  2. 已將韌體更新至最新版本
  3. 已從瀏覽器上登入QES

請參考ES NAS 使用者指南與QES使用手冊完成上述步驟


網路環境設定

技術概觀

ES NAS強調系統的高可用性與容錯轉移能力,因此在網路的配置上,區分為「管理」與「資料傳輸」這兩種不同用途的網路。ES NAS有兩個控制器,每個控制器預設有一個管理通訊埠,以及兩個資料通訊埠。管理通訊埠供使用者透過瀏覽器開啟QES 桌面管理 NAS 裝置,資料通訊埠則用於資料存取傳輸(例如Samba、NFS及iSCSI)。為了達成完整的容錯移轉部署,建議將每個控制器上的資料通訊埠連接至不同的網路交換器,並且將控制器兩側的資料通訊埠以固定 IP 的形式成對配置。例如控制器A的資料通訊埠 1,應與控制器B的資料通訊埠 1 ,設定在同一個子網路下,而另一個資料通訊埠 2也應如此設置。如此一來,當其中一台控制器發生故障時,另一台控制器會自動執行接管 (Takeover) 步驟,伺服器端仍可以原先IP 位置所在之網段,連接到接管工作的控制器,之前正在進行中的資料存取仍然能夠繼續進行。

網路設定步驟

請參照以下步驟進行設定。

  1. 登入QES後,於主選單上點選[Network]。
  2. 點選[Edit All]。
  3. 雙擊IP Address及Subnet Mask欄位,即可進行修改設定值。此處Interface欄位顯示Management者,為管理通訊埠。顯示Ethernet x者,為資料通訊埠。請將SCA Ethernet x與SCB Ethernet x的IP Address設定值,以固定IP的形式設定在同一個子網路下。例如SCA Ethernet 3的IP Address設定值若為10.1.2.13,並採用255.255.255.0的子網路遮罩,則請將SCB Ethernet 3的IP Address也設定在10.1.2.x,例如10.1.2.14。
  4. 若已存在的網路架構支援Jumbo Frame(巨型框架)設定,則可選擇網路環境適合的MTU值。此處MTU係指通信協議的鏈結層所能通過的最大封包大小(以位元組為單位),調整此數值可提升乙太網路輸送量,並減少大型檔案傳輸的CPU使用量。NAS使用標準乙太網路框架:預設為1500位元組。
  5. 點選[Apply]以完成設定。

儲存空間設定

技術概觀

ES NAS採用QNAP彈性儲存空間管理架構,此架構可分為三層:硬碟、儲存池,以及共用資料夾/LUN。使用者能依照不同的需求情境,在此架構的各個層級彈性而動態地建立、擴充與配置儲存空間,將實體儲存裝置的使用效率發揮至極致。

此外,ES NAS採用之雙主動式控制器 (Active-Active) 儲存系統架構,除了能提供容錯移轉的高可用性儲存服務之外,有別於一般較常見、同時只有單一控制器活動、另一控制器備援待命的單端備援 (Active-Standby/Active passive) 架構,其兩個控制器皆可隨時提供服務,而不閒置浪費寶貴的硬體資源。建議使用者可建立多個儲存池,並將儲存池均勻分散在 A、B 兩台控制器,如此一來便更能發揮 ES NAS 雙主動控制器架構負載平衡的優點。

Host清單

以下步驟會將連線到ES NAS進行資料存取或是掛載ES NAS上的共享資料夾或iSCSI LUN至本地端的主機,加入到Host清單中。此Host清單將會在之後的設定步驟(建立共享資料夾、建立iSCSI Target與iSCSI LUN)中被使用。

  1. 於主選單上點選[Storage Manager]。
  2. 於左方選單中點選[Hosts],接著點選位於上方的[Create Host]。
  3. 於「Host Alias Name」欄位輸入欲新增的Host名稱,然後點選位於「IPv4 Address or Subnet」右方的[+]。
  4. 輸入Host端將用於與ES NAS之間進行資料傳輸的埠口IP或子網路,然後點選[OK]。請注意,此處可輸入多個IP,請將IP設置在與ES NAS的資料通訊埠同一個子網路下。
  5. IP輸入完成後,點選[Apply]。
  6. 回到「Hosts」頁面,應可從清單中找到方才所創建的Host資訊。重複上述步驟,可加入多個Host至清單中。

快取加速功能

ES NAS 支援 SSD 快取技術,若您有採用SSD作為硬碟裝置,建議(但非必要)啟用快取加速功能,藉此可大幅提升資料讀取之效能。啟用快取加速功能之操作步驟如下。

  1. 於主選單上點選[Storage Manager]。
  2. 於左方選單中點選[Cache Acceleration],接著點選位於右上方的[Set SSD]。
  3. 選取SSD其所在之控制器或擴充裝置,並從可用的SSD清單中勾選出欲設置為加速快取的SSD,勾選完後點選OK。
  4. 出現提醒訊息,系統將會完全刪除所選SSD的內部資料,確認後請點[OK]。
  5. 設定完成後,回到「Cache Acceleration」頁面,下圖紅框處應為「on」狀態,表示快取加速已開啟。
  6. 若需要針對個別的共享資料夾或iSCSI LUN進行是否啟用快取加速的設定,請點選位於頁面右上角的[Set Caching Storage]。
  7. 勾選/取消勾選欲啟用/停用快取加速的共享資料夾或iSCSI LUN,並選擇是否要在快取空間中記錄大區塊、循序 I/O 作業。對於較大的區塊、循序 I/O 作業 (例如視訊串流) 而言,命中率較低,預設不會在快取空間中記錄這些作業。如果您需要記錄這類作業,請取消勾選[Bypass Prefetch Data]。勾選完成後,請點選[Finish]以完成設定。

新增儲存池

  1. 於主選單上點選[Storage Manager]。
  2. 於左方選單中點選[Storage Space],接著點選位於右上方的[Create],並於下拉式選單中點選[New Storage Pool]。
  3. 命名該儲存池,選取其所屬之控制器與擴充裝置,並勾選欲加入新儲存池的硬碟以及RAID組態,然後點選[Next]。請注意,您所選取磁碟中的所有資料將會被刪除。
  4. 再次確認各項設定值,然後點選[Create]。
  5. 出現提醒訊息,確認後請點[OK]。
  6. 新儲存池已建立。

擴充儲存池

若您有需要擴充儲存池的容量,或者欲建立RAID 50或RAID 60群組,請採用以下步驟進行設定。

  1. 於主選單上點選[Storage Manager]。

    於左方選單中點選[Storage Space],接著在Storage Pool List中點選欲擴充的儲存池所屬之控制器,以及該儲存池,然後點選位於右上方的[Action],於下拉式選單中點選[Expand Pool]。
  2. 選取擴充裝置,從可用的硬碟清單中勾選欲加入該儲存池的硬碟,然後點選[Expand]。ES NAS是採用並聯RAID群組的方式對儲存池進行擴充,故此處需勾選硬碟的最小數目,會取決於該儲存池的RAID組態。例如儲存池的RAID組態為RAID 5,則進行擴充的硬碟數也必須在3顆(RAID 5的最小硬碟數目)以上,方能進行擴充,擴充之後該儲存池的RAID組態即為RAID 50。同理,若儲存池的RAID組態為RAID 6,則需至少選取4顆(RAID 6的最小硬碟數目)硬碟,擴充之後該儲存池的RAID組態即為RAID 60。
  3. 出現提醒訊息,確認後請點[OK]。
  4. 儲存池空間已擴充。

考慮大量硬碟組成儲存池的故障風險

傳統RAID 5及RAID 6磁碟陣列模式,分別僅能容許1及2顆硬碟故障。若將所有硬碟全部劃分在同一RAID群組內,則儲存裝置對抗隨機硬碟故障的容錯能力較低,風險將隨著硬碟數目的提升而水漲船高。如欲在系統中安插大量磁碟,建議採用RAID 50或RAID 60建立儲存池,並且單一群組的磁碟數量不超過9顆(RAID 5)、16顆(RAID 6)。

建立共享資料夾

請注意,建立共享資料夾之前,請確認儲存池以及網路設定已完成。

  1. 於主選單上點選[Shared Folders]。
  2. 在Storage Pool List中點選一個儲存池,然後點選位於右上方的[Create],於下拉式選單中點選[New Shared Folder]。
  3. 命名資料夾名稱,接著在「Shared Path」及「NFS Path」處,分別可查看與複製此資料夾CIFS/SMB以及NFS的路徑;之後在「Storage Settings and Services」處,可自行依照不同應用情境勾選功能,其參數說明如下。
    • Thin Provision:共享資料夾生成時,其所配置的實際容量僅有一小部分,隨著磁碟使用需求的增加,而去動態新增、擴展實體磁碟的配置,提供較佳的空間使用率。
    • Folder Quota:設定此一共享資料夾的大小,若不指定,則預設為Pool可用的最大空間。
    • Compression:將對共享資料夾中的資料進行壓縮的動作,減少不必要的空間消耗。
    • Deduplication:去重複性會對共享資料夾中的重覆資料合併儲存,增加磁碟空間的使用效率。
    • SSD Cache:會將共享資料夾中較常使用的資料放置於SSD快取中,加速資料讀取效率。
      若無特別需求,維持預設值(即Storage Settings下的Thin Provision與Compression兩個選項被勾選,Storage Services所有選項被勾選)即可。確認完設定後,點選下方的[Create]。
  4. 共享資料夾已建立成功,並於「Storage Space」頁面右下方的清單中出現。若Host端將透過NFS協定對此共享資料夾進行掛載或存取,則請點選該共享資料夾,並繼續下列步驟設定共享資料夾的存取權限。
  5. 點選左上方的[Permissions]。
  6. 在[Select permission type]的下拉式選單中選擇[NFS host access]。
  7. 在[Access right]的下拉式選單中選擇[No limit]。
  8. 勾選指定的Host,然後點選[Apply],即完成設定。

建立iSCSI Target與iSCSI LUN

  1. 建立iSCSI Target與iSCSI LUN於主選單上點選[Storage Manager]。
  2. 於左方選單中點選[iSCSI Storage],此時會自動跳出詢問是否啟動快速設定精靈的訊息,點選[OK]。
  3. 若在上個步驟中並無點選[OK],而點選了[Cancel],仍可於「iSCSI Storage」頁面點選位於右上方的[Create],一樣可以啟動iSCSI Storage的快速設定精靈。
  4. 點選[iSCSI Target with a mapped LUN]選項,再點選[Next]。
  5. 確認即將建立一個iSCSI Target與掛載在此iSCSI Target上的iSCSI LUN,點選[Next]。
  6. 分別於「Target Name」與「Target Alias」欄位,輸入所欲建立iSCSI Target的名稱及化名。下方的CRC/Checksum為iSCSI initiator與iSCSI Target連接進行校驗時所使用的參數,若無特別需求可不必點選。輸入完成後,點選[Next]。
  7. 可視需求勾選使用CHAP認證,並輸入帳號密碼,然後點選[Next]。若無此需求,則直接點選[Next]即可。
  8. 勾選欲用來進行資料傳輸之資料通訊埠。若無特別需求,維持預設(全部勾選)即可。接著點選[Next]。
  9. 於清單中將指定Host的存取權限改為「All Access」,點選「Access」欄位即可修改設定。設定完成後,點選[Next]。
  10. 於此步驟中,可視需求修改iSCSI LUN名稱、位置(將決定此LUN的預設擁有者為控制器A或控制器B)、容量、警示臨界值、效能設定等選項,若無特別需求則不必修改預設值,直接點選[Next]。
  11. 再次確認設定值,若正確請點選[Next],若有誤則點選[Back]回到先前的步驟修改設定。
  12. 此頁顯示成功建立訊息,點選[Finish]以結束快速設定精靈。
  13. 回到「iSCSI Storage」頁面,於iSCSI Target List中,會看到剛才建立的iSCSI Target,雙擊此iSCSI Target,下方會展開剛才建立的iSCSI LUN,如此代表iSCSI Target與iSCSI LUN已建立成功。此處每個Target下會看到兩個iqn,代表Target分別建立在控制器A與控制器B上(iqn結尾為.0代表控制器A,.1代表控制器B),而後方的Preferred則代表建立在該控制器上的Target為IO的預設最佳路徑。因此,掛載在Preferred為控制器A的Target上的LUN,其預設擁有者為控制器A,便不能被掛載在Preferred為控制器B的Target上。同理,掛載在Preferred為控制器B的Target上的LUN,其預設擁有者為控制器B,便不能被掛載在Preferred為控制器A的Target上。

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