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NetApp存储基本概念科普：物理层到逻辑层

news 2025/10/2 6:04:23

写在前面

给一个客户规划MetroCluster存储架构的扩容，其中涉及到了很多NetApp ONTAP存储系统的基本概念，客户总是搞不清楚，把这些基本概率梳理清楚了，我们才可以探讨设计，否则就是鸡同鸭讲。这个文章就是对NetApp的最底层的一些基本概念做了一个梳理。通俗解释NetApp的关键概念，包括RAID Group、Plex、Aggregate、Volume、LUN和Pool，并探讨它们之间的关系。

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RAID Group：数据保护的基础单元

这个和所有的存储系统一样，就是RAID 组，把一组磁盘按照某种raid来集合在一起。想象一下，你有几块硬盘，需要防止其中一块坏掉导致数据丢失。这就是RAID Group（RAID组）的角色。它是将多块磁盘组合成一个单元，使用RAID技术（如RAID-DP或RAID-TEC）提供冗余保护。RAID Group包括数据盘、奇偶校验盘（parity）和双/三重奇偶校验盘（dparity），当磁盘故障时，能自动重建数据。

关键特点：ONTAP推荐RAID Group大小为12-20块HDD或20-28块SSD，以平衡容量和重建时间。 RAID-DP（双奇偶校验）是默认选项，能容忍两个磁盘同时故障，而RAID-TEC（三重奇偶校验）适用于大容量磁盘（≥6TB），容忍三个故障。

这个是NetApp的特点，就是RAID group的宽度width可以随意指定，不像某些存储都是固定死的，比如RAID3+1，7+1等。NetApp是比较灵活的。

还有就是NetApp特有的raid技术，RAID-DP或者RAID-TEC。有机会再讲，你可以理解，就是一种很NB的raid技术。

在NetApp中的作用：RAID Group是存储保护的第一道防线，确保无中断数据访问。即使磁盘失败，系统也能从热备盘（hot spare）中自动替换并重建。

例如，一个小型RAID Group可能由3块磁盘组成（2数据+1奇偶），但实际数据聚合体通常有多个RAID Group以提升性能。

Plex：数据的镜像副本

Plex的概念主要用于镜像的场景，本地的mirror或者Metrocluster的场景。是Aggregate数据的物理副本，在未镜像Aggregate中，只有一个Plex（plex0）；在镜像Aggregate（如使用SyncMirror）中，有两个Plex（plex0和plex1），实时同步数据。

关键特点：在MetroCluster配置中，plex0通常基于本地磁盘池（pool0），plex1基于远程磁盘池（pool1），实现跨站点冗余。如果一个Plex故障，另一个可无缝接管。
在NetApp中的作用：增强数据冗余，防止站点级故障。切换（switchover）时，远程Plex上线，确保零数据丢失。

Plex的命令如storage aggregate plex show用于查看状态，在MCC中尤为关键，因为它支持自动愈合（healing）过程。

如果客户没有使用MCC，可以暂时不考虑这个plex的概念。

Aggregate（聚合）：物理存储池

Aggregate翻译为聚合，这个是最重要的一个概念，是ONTAP的核心物理存储单元，由一个或多个RAID Group组成，相当于一个大容量存储池。它可以是镜像的（mirrored，提供冗余）或未镜像的（unmirrored，更简单但风险更高）。其实你可以把这个理解为传统存储的pool。aggregate是属于某个node节点的。

关键特点：Aggregate类型取决于底层RAID Group，支持混合（hybrid）如SSD+HDD（Flash Pool）。它可以动态扩展，但缩小需移动数据。
在NetApp中的作用：为上层Volume提供空间和性能，支持数据分层和高效管理。在MCC中，镜像Aggregate确保跨站点同步，切换后远程Plex保持在线。

例如，一个Aggregate可能包含3个RAID Group，总容量数百TB，用于托管多个Volume。一套存储中可以包含多个aggregate，每个aggregate都是属于某个node的。

Volume（卷）：逻辑数据容器

Volume是建立在Aggregate上的逻辑存储单元，用于存放文件或块数据。它支持FlexVol（灵活卷，支持快照、克隆）和FlexGroup（大规模分布式卷）。

关键特点：Volume可以厚配置（预分配空间）或薄配置（按需分配），支持NAS（NFS/CIFS）或SAN协议。在MCC中，Volume属于SVM（Storage Virtual Machine），自动镜像到伙伴站点。
在NetApp中的作用：Volume是用户可见的存储实体，提供快照、压缩等高级功能，便于数据管理和备份。

一个Aggregate可包含多个Volume，如根卷（root volume）和数据卷。

LUN（逻辑单元号）：块存储接口

LUN是Volume内的逻辑块设备，主要用于SAN环境，向主机呈现为虚拟磁盘。它支持iSCSI或FC协议，类似于一个虚拟硬盘。

关键特点：LUN可空间预留或薄配置，避免放置在未镜像Aggregate上，以防切换中断>120秒。在ONTAP中，LUN大小上限为64TB。
在NetApp中的作用：为虚拟机、数据库等提供块级访问，支持LUN克隆和迁移，确保高性能存储。

一个Volume可包含多个LUN，但需匹配底层Aggregate的保护级别。

Pool（磁盘池）：资源分组与热备

这个概念有点上头，aggregate是pool了，怎么又出来一个pool。Pool是物理磁盘的逻辑分组，包括数据盘和热备盘（hot spare）。简单理解一个pool就是flex的数据盘加上spare盘。在MCC中，Pool分为pool0（本地）和pool1（远程），支持SyncMirror镜像。

关键特点：Pool包含热备盘，用于自动替换故障磁盘。Flash Pool又是另外的概念，使用SSD池加速HDD Aggregate。搞不懂暂时别理解这个概念了。
在NetApp中的作用：提供磁盘分配基础，确保故障恢复。在MCC切换后，Pool所有权变更，支持愈合过程。

这些概念之间的关系：存储层次结构

NetApp存储架构是分层的，从物理到逻辑：

层次	组件	关系
物理层	Disks / Pool	磁盘分组到Pool（含热备），Pool提供资源给RAID Group。
保护层	RAID Group	多磁盘组成RAID Group，提供纠错；多个RAID Group组成Plex。
冗余层	Plex	RAID Group形成Plex；镜像Aggregate有2个Plex（本地/远程）。
存储池层	Aggregate	Plex组成Aggregate；Aggregate是Volume的基础。
逻辑层	Volume	在Aggregate上创建Volume；Volume存放文件或LUN。
访问层	LUN	在Volume内创建LUN，用于块访问。