自动精简配置技术：逐渐步入IT主流

最近，不少厂商都宣布提供带有自动精简配置（Thin Provisioning）功能的产品，显然这一技术已经迅速成为IT主流。NAS设备长期以来一直支持自动精简配置技术，但是直到最近这一功能才进入到大型块级存储子系统领域内。

什么是自动精简配置技术？
打个比方，我的孩子们有时候在房间里玩充气城堡。自动精简配置就好象一个空的大厅，里面放有一些充气城堡。这些城堡不会比大厅更大，每个城堡都有自己的充气单位。在这个比方里，城堡是LUN，只要新的块地址被写入就打开。大厅的容积是已经安装的存储容量或者一个自动精简配置分区定义的存储容量。硬盘容量分配就如同建一栋房子，其中每个房间都是一个LUN。你需要提前确定每个房间的大小，当房子盖好了之后，调整房间的唯一办法就是破坏相邻的房间了。

自动精简配置提供了传统LUN存储配置方法之外的另一个选择。自动精简配置可以为应用或用户提供超过实际安装的物理存储容量的存储空间。也就是说，一组应用或者用户被指派的磁盘空间加在一起可能会超过已经安装的物理存储容量。结果是，一个存储子空间可以比使用硬盘容量分配方法支持更多的应用或用户。

绝大部分自动精简配置产品的运作方式和我们所熟悉的、使用页面表将虚拟内存地址转化成物理内存地址的操作系统或虚拟内存系统类似。自动精简配置技术创建一个页面表，实时地将虚拟LUN块地址转换成物理LUN块地址，它对于应用和用户是透明的。

优点是什么？
自动精简配置主要的优点——将真实物理存储最小化——是多方面的。例如，附加存储的采购可以推迟了，这样可以节省目前的开支。而且，由于存储设备价格的不断下降，推迟采购可以节省更多的经费。而使用的磁盘数少，就能够在更大程度上降低能耗和制冷费用。

因此自动精简配置能够显著地降低费用。但是，它的好处还不仅于此。自动精简配置肯定可以提高存储子系统的运作效率。有时候它所带来的好处并不是那么明显。在解决运作效率方面，自动精简配置让多个应用或用户充分利用所有可用的存储容量。因此，如果物理存储可用，自动精简配置技术无须管理员操作，也不需要应用或用户干预，就可以将新数据写入并存储起来。而在自动精简配置技术出现以前，这种操作需要应用修改存储分配，而且需要提示管理员进行干预。

自动精简配置技术还帮助存储管理员实现了半自动化：管理员不再需要评估应用或用户的存储需求。所有的LUN存储都可以被设置成LUN允许的最大值，而不用管（起码在配置过程中不用管）子系统中实际存储的容量。

另一个存储管理员和CIO都关心的问题，也是自动精简配置技术的另一大优点是非自动精简配置LUN的存储使用率通常比较低。超额配置的LUN的存储使用率很少超过50%。而自动精简配置技术的LUN在一些场合却能够达到100%的利用率。

除了提高存储效率，自动精简配置还可以提高应用性能。例如，很多自动精简配置厂商自动对LUN的数据在子系统中所有的磁盘上或者自动精简配置的分区里进行数据筛选。没有自动精简配置技术，这种数据筛选功能通常是通过RAID N+0技术实现的。但是在RAID组中，筛选使用的磁盘数受到RAID组中的磁盘数的限制。而使用自动精简配置技术就不存在这种限制，可以使用子系统或者自动精简配置分区中所有的存储。同样，也可以有更多的磁盘为I/O服务。

缺点是什么？
如同新技术通常会带来的结果一样，众多优点往往增加了复杂程度，从而提高了对智能和逻辑的要求。最好的情况下，自动精简配置技术增加的复杂性对最终用户、管理员和CIO的影响很小。然而，复杂程度的增加可能导致功能问题。而且，由于自动精简配置的特点，这些问题可能会影响整个存储子系统。

自动精简配置技术所带来的优点有可能被降低，甚至有可能被完全抵消掉。如果自动精简配置子系统占用了所有的空间，而一个应用却尝试写入一个新数据块的话，后果是灾难性的。所有新数据块的写入都会中断，因为自动精简配置子系统允许使用所有子系统的存储容量。非自动精简配置子系统也会遇到硬盘容量分配LUN存储拒绝的问题。但是它们与自动精简配置产品相比，可以更容易地恢复运作，只要简单地重新配置可用的、未充分使用的硬盘容量分配LUNs就可以了。

同样，自动精简配置厂商提供的产品中也提供了定期进行空间警告的功能。不过，这些空间警告——尽管对于该子系统的顺畅运行至关紧要——最多只能算初级水平。对于空间警告做出反应的综合计划非常重要。一个好的计划应该分析指定时间段内的历史存储消耗记录（通常是一周），以及应该订购、交付、安装附加存储设备的时间。一些管理员使用了一个略微简单的计划，设置一个空闲的LUN，然后在需要的时候立刻删除这个LUN，增加存储。显然，后一种方法会降低自动精简配置技术的优势。

它适合你吗？
采用自动精简配置的决定并不容易，因为它的优点和缺点就好象是赌注很大的牌局：无论是输是赢，影响都会很大。然而，考虑以下这些因素会让你的决策更加明确：

愿意或有能力进行严密的监控：如上所述，对于自动精简配置技术来说，如果没有注意空间警告，后果可能是灾难性的。因此，如果不愿意或者没有能力严密监视并对空间警告做出反映的话，你就不应该使用自动精简配置技术。

目前的存储使用行为：通常在重新利用已写但可用的存储空间之前会使用新存储的应用、文件系统或者数据库，并不太适合使用自动精简配置技术。这种存储使用行为能够简化你的自动精简配置决策。

如果决定要使用自动精简配置技术，你仍然还需要考虑其他一些问题，特别是厂商选择问题，这非常重要。在实现自动精简配置的方法上，厂商之间至少在三个方面存在着明显差异：

存储页面粒度：厂商提供的存储页面粒度差异很大，从千字节到十亿字节不等。粗看起来，粒度小是一个优点，这样会提高存储效能。然而，这样的效能提高是有代价的。粒度小就需要更多控制存储或缓存来保存描述LUN的页面表项目。较小的页面粒度可能会是一个糟糕的决定，它有可能加大存储维护的负荷，因为磁盘子系统被分成非常小的片段，从而降低了性能。

随机块写入：一些应用随机向块地址上写入信息，这种做法可能极具破坏性，很多自动精简配置厂商指定了支持独立块写入的存储页。另一些厂商则强制指定所有干预存储页的LUN。这样，随机块写入应用就不一定要使用空闲空间了，就可以很快地装满一个LUN。在这种情况下，这种应用可能不太适合自动精简配置技术，但是一些厂商的产品可以很好地控制这种情况。

自动精简配置技术许可：一些厂商将自动精简配置和存储硬件采购价格捆绑在一起，另一些厂商按照使用的容量另行收费。还有一些厂商根据自动精简配置的总容量收费，无论这些容量是否被使用。

结论
自动精简配置技术，已经被NAS用户使用很长时间了，但是直到最近这一功能才进入到大型块级存储子系统领域内。自动精简配置技术在费用、性能和效用的优势在这个领域内受到欢迎。然而，不愿意或者没有能力对系统进行严密监控对于自动精简配置子系统的使用来说是致命的问题。而且，厂商实现自动精简配置的方式也非常重要。不过，只要严密监控，并且对目前的存储使用行为应对得当，自动精简配置技术可以成为一个替代传统硬盘容量分配方法的一个非常好的选择。