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1、Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29/20181NetApp 某 油 田 公 司 地 学 数 据 存 储 解 决 方 案一 行 业 背 景 及 用 户 需 求 分 析地 学 数 据 存 储 系 统 ， 既 有 常 规 数 据 中 心 中 存 储 设 备 共 有 特 性 ， 又 有 其 独 特 的 地 方 。 分 析 处理 、 解 释 、 油 藏 等 地 学 应 用 不 难 发 现 ， 除 了 高 度 可 靠 性 、 高 性 能 、 灵 活 方 便 的 在 线 扩 容 等 要求 外 ， 还 有 如 下 的 典 型 特 征 ： 完 整 的 地 学

2、 IT 架 构 ， 应 该 面 向 多 种 地 学 应 用 系 统 ， 以 较 好 的 满 足 他 们 不 同 的 需 求 。对 处 理 系 统 来 说 ， 传 统 上 服 务 器 大 都 是 SMP 并 行 机 系 统 ， 对 MFLOPS 有 着 严 格 的 要 求 ，对 用 户 来 说 可 能 正 在 使 用 IBM SP 系 列 服 务 器 ； 也 可 能 SGI ORIGIN 高 端 服 务 器 正 在 担任 着 繁 重 的 处 理 任 务 ； 出 于 性 价 比 的 考 虑 ， 越 来 越 多 的 用 户 开 始 转 向 采 用 PC LINUX集 群 来 提 供 强 大 的 CP

3、U 处 理 能 力 ， 所 以 不 同 时 代 的 处 理 服 务 器 ， 应 该 能 够 共 享 地 震 工区 数 据 ， 尽 量 减 少 数 据 传 输 甚 至 是 格 式 转 换 这 一 繁 重 的 工 作 。 今 后 随 着 新 解 释 工 具 （ 5X） ， 预 存 储 数 据 解 释 工 具 （ 5X） ， 慢 速 （ 4D） 地 震 （ 3X） 以及 剪 切 波 数 据 的 运 用 ， 数 据 量 将 会 以 惊 人 的 225 倍 （ 5533） 的 高 速 度 增 长 ， 因 此存 储 系 统 应 完 全 满 足 未 来 应 用 对 容 量 的 要 求 ， 同 时 具 备 在

4、 线 增 容 的 能 力 。 对 地 震 道 解 释 系 统 来 说 ， 高 级 的 解 释 系 统 大 都 采 用 高 端 SGI 工 作 站 来 满 足 图 形 方 面 的苛 刻 要 求 ， 而 普 通 解 释 工 作 则 可 以 在 HP、 SUN、 IBM 的 工 作 站 上 进 行 ， 单 工 区 解 释 可能 会 有 多 个 技 术 人 员 参 与 ， 因 此 存 储 设 备 应 该 具 备 异 构 平 台 、 多 用 户 数 据 共 享 的 能 力 。 随 着 现 场 处 理 技 术 和 WINTEL 技 术 的 发 展 ， 无 论 是 处 理 还 是 解 释 等 其 他 的 应

5、 用 都 开 始支 持 UNIX 和 WINDOWS 两 种 版 本 ， 因 此 同 时 支 持 CIFS 协 议 和 NFS 协 议 成 为 存 储 设 备 数据 共 享 不 可 或 缺 的 指 标 。 对 三 维 地 震 数 据 来 说 ， 无 论 是 处 理 解 释 ， 还 是 虚 拟 现 实 应 用 系 统 ， 都 面 临 一 次 性 加 载大 数 据 体 的 工 作 ， 加 上 应 用 系 统 的 中 间 结 果 ， 大 容 量 文 件 系 统 和 大 尺 寸 单 个 文 件 的 存储 设 备 是 高 效 完 成 生 产 任 务 的 可 靠 保 证 。 处 理 解 释 一 体 化 I

6、T 架 构 ， 减 少 迭 后 数 据 传 输 量 ， 密 切 处 理 解 释 人 员 的 合 作 ， 优 化 整个 地 震 数 据 的 处 理 流 程 ， 提 高 生 产 效 率 ， 最 大 化 地 震 数 据 的 利 用 率 。 有 效 的 磁 盘 到 磁 盘 处 理 ， 缩 短 生 产 周 期 ， 提 升 竞 争 力 。正 是 基 于 上 述 考 虑 ， 针 对 标 书 要 求 ， 我 们 提 出 如 下 解 决 方 案 。Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29/20182二 地 学 数 据 存 储 系 统 解 决 方 案1 方 案 设

7、计 原 则 充 分 满 足 标 书 对 存 储 设 备 性 能 、 功 能 的 要 求 。 选 用 业 界 领 先 的 技 术 和 产 品 ， 保 证 方 案 的 先 进 性 ； 充 分 考 虑 与 原 有 设 备 的 兼容 性 和 互 操 作 能 力 ， 最 大 程 度 保 护 用 户 投 资 。 与 地 学 应 用 系 统 的 成 熟 结 合 能 力 。 存 储 系 统 设 计 完 全 基 于 现 有 计 算 机 和 网 络 设 备 业 界 的 开 放 标 准 ， 适 应 用 户 现有 网 络 系 统 硬 件 环 境 要 求 。 数 据 的 安 全 性 和 系 统 的 高 可 靠 性 ，

8、存 储 系 统 负 责 存 储 整 个 中 心 的 数 据 ， 是 典型 的 关 键 业 务 ， 是 不 能 停 止 的 ， 对 系 统 的 高 可 靠 性 有 着 较 高 的 要 求 。 作 为 该系 统 核 心 的 存 储 平 台 的 高 可 靠 性 则 更 是 重 中 之 重 。 由 于 采 用 了 集 中 存 储 的 方案 ， 所 有 的 相 关 数 据 均 集 中 存 储 于 统 一 的 平 台 之 上 ， 存 储 平 台 的 任 何 故 障 会造 成 大 的 影 响 。 因 此 存 储 平 台 的 数 据 安 全 性 和 系 统 高 可 靠 性 尤 为 重 要 。 系 统 的 高

9、性 能 ， 存 储 系 统 要 为 大 量 的 用 户 存 储 数 据 。 由 于 总 的 数 据 量 会 达 到TB 级 ,如 何 在 这 么 大 数 据 量 情 况 下 满 足 多 个 客 户 机 的 并 发 访 问 ， 整 个 存 储 系 统的 性 能 也 是 一 个 非 常 关 键 的 要 求 。 而 且 考 虑 到 将 来 业 务 的 增 长 ， 数 据 量 还 会持 续 增 加 ， 客 户 机 的 数 量 也 会 继 续 增 加 ， 系 统 的 性 能 还 应 能 很 好 的 适 应 未 来的 扩 充 和 扩 展 的 需 要 。 系 统 的 可 扩 展 性 /可 扩 充 性 ， 作

10、 为 集 中 存 储 的 基 本 要 求 ， 存 储 系 统 应 能 支 持 巨大 的 存 储 容 量 ， 可 以 集 中 存 储 不 同 平 台 的 企 业 数 据 ， 从 而 在 保 留 分 布 式 处 理好 处 的 同 时 实 现 核 心 信 息 的 集 中 存 储 和 集 中 管 理 ， 随 着 时 间 的 推 移 、 技 术 的 发 展 以 及 环 境 的 变 化 ， 用 户的 数 据 量 会 飞 速 增 长 ， 许 多 新 的 用 户 或 新 的 需 求 会 不 断 产 生 ， 因 此 对 存 储 系统 的 可 扩 展 性 有 很 高 要 求 。 尽 管 我 们 在 本 方 案 中

11、 已 经 充 分 考 虑 了 系 统 存 储 容量 空 间 的 预 留 ， 但 随 着 业 务 的 发 展 ， 对 存 储 系 统 的 可 扩 展 性 要 求 仍 将 非 常 迫切 。 这 主 要 表 现 在 对 存 储 系 统 容 量 的 平 滑 扩 充 以 及 对 新 的 主 机 （ HOST） 系 统的 平 滑 连 接 ， 以 尽 量 减 少 对 已 有 正 常 业 务 的 影 响 。 数 据 共 享 及 系 统 的 多 平 台 支 持 能 力 ， 作 为 集 中 存 储 的 基 本 要 求 ， 存 储 系 统 必须 能 够 同 时 连 接 不 同 的 平 台 ， 以 满 足 未 来 数

12、 据 集 中 、 共 享 的 需 要 。 灵 活 性 和 系 统 管 理 的 简 单 性 ， 由 于 存 储 系 统 的 数 据 量 非 常 大 ， 如 何 有 效 的 管理 大 量 的 数 据 ， 包 括 数 据 备 份 /恢 复 ， 都 对 存 储 系 统 的 管 理 提 出 了 巨 大 的 挑 战 。系 统 管 理 人 员 需 要 有 高 效 的 方 法 实 现 全 面 的 存 储 系 统 监 控 ， 包 括 实 时 数 据 性能 监 视 、 错 误 监 测 、 错 误 状 态 识 别 等 等 。 另 外 作 为 集 中 的 存 储 平 台 ， 由 于 前Network Applianc

13、e Inc. 10/29/2018 Page 10/29/20183端 需 要 连 接 的 服 务 器 数 量 很 多 ， 如 何 在 多 个 服 务 器 平 台 之 间 对 容 量 进 行 灵 活的 划 分 和 调 度 也 是 为 存 储 系 统 的 管 理 提 出 了 巨 大 的 挑 战 。 从 标 书 整 体 要 求 出 发 ， 充 分 考 虑 用 户 对 备 份 系 统 的 要 求 ， 利 用 成 熟 可 靠 的 Lan Free 备 份 技 术 ， 实 现 大 数 据 量 的 高 速 备 份 ， 减 轻 系 统 管 理 人 员 的 负 担 ， 保 证处 理 员 和 解 释 员 即 使

14、 在 备 份 时 也 能 正 常 工 作 。2 方 案 拓 扑 结 构为 了 充 分 满 足 标 书 要 求 ， 我 们 选 择 NetApp FAS920c 作 为 集 中 的 存 储 设 备 。 如 下 图 所 示 ：3 FAS920C 配 置FAS920C 配 8 条 千 兆 以 太 网 连 接 ， 可 以 做 成 两 个 捆 绑 ， 分 别 对 应 处 理 VLAN 和 解 释 VLAN。Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29/20184NETAPP 存 储 设 备 硬 件 有 着 简 单 的 架 构 和 满 足 工 业 标 准 的 组

15、 成 部 分 。 简 化 了 维 护 和 管 理 ，并 确 保 采 用 最 新 工 业 技 术 简 单 升 级 。 NetApp 存 储 设 备 由 两 个 主 要 部 分 组 成 ： 机 头 和 磁 盘 包 。机 头本 方 案 采 用 双 机 头 配 置 ， 可 以 被 安 装 在 19”机 架 上 ， 双 机 头 工 作 在 ACTIVE/ACTIVE 模 式下 ， 可 以 保 证 正 常 状 态 下 的 高 效 率 ， 又 可 实 现 故 障 状 态 下 的 自 动 切 换 ， 主 要 功 能 是 运 行NetApp 存 储 操 作 系 统 ， 是 整 个 存 储 设 备 的 核 心 部

16、 件 。磁 盘 包 磁 盘 包 和 机 头 一 样 ， 也 可 安 装 在 19”机 架 上 ， 由 下 述 部 分 组 成 ：1. 电 源 （ 热 插 拔 ） 。2. 14 个 /18/36/72/144/300GB 磁 盘 （ 热 插 拔 ） 。3. 双 ESH2 或 ESH4（ 失 效 自 动 切 换 ） 。4. 控 制 单 元 （ 监 控 和 诊 断 ） 。5. 多 个 磁 盘 包 可 以 连 接 在 一 个 机 头 上 ， 容 量 从 表 面 上 1TB 到 64TB。 可 以 在 线 增 加 磁 盘 包 。Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page

17、 10/29/20185裸 容 量 为 6TB。1. 单 盘 容 量 : 144GB2. 磁 盘 数 量 : 443. RAID 组 包 含 盘 的 数 量 : 84. 快 照 预 留 空 间 : 05. 数 据 盘 数 量 : 376. 校 验 盘 数 量 : 67. 热 备 盘 数 量 : 18. 裸 空 间 : 6.34TB9. WAFL 占 用 空 间 : 0.5TB10.可 用 空 间 : 4.53TB容 量 计 算 ：容 量 的 计 算 公 式 是 ：需 求 盘 的 数 量 =（ 客 户 需 求 的 有 效 数 据 量 ） /（ 格 式 化 后 的 磁 盘 空 间 ） +（ 校 验

18、 盘 的 数 量 ） +热备 盘空 间 利 用 率 的 公 式 为 ：空 间 利 用 率 =（ 数 据 盘 数 量 格 式 化 后 的 容 量 ） / （ 总 需 求 盘 的 数 量 每 块 盘 的 裸 容 量 ）下 面 根 据 用 户 需 求 配 置 出 FAS920c 所 需 的 实 际 磁 盘 数 、 裸 盘 容 量 及 有 效 容 量 。FAS920C 的 软 件 配 置 如 下 ：DATA ONTAP 最 新 版 本 /SnapShot/RAID DPCluster Failover 支 持 软 件iSCSI 支 持 软 件SnapDrive for Windows（ 如 果 应 用

19、 IP SAN）Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29/20186CIFS 支 持 软 件NFS 支 持 软 件SnapRestore 软 件4 安 装 、 配 置 、 管 理安 装 ：由 厂 家 或 合 格 的 代 理 商 工 程 师 现 场 安 装 。首 先 检 查 用 户 场 地 ， 满 足 要 求 后 加 载 NetApp 软 件 ， 通 过 超 级 终 端 完 成 FAS920C 的 基 本 配置 。与 用 户 交 换 机 连 接 ， 分 别 定 义 处 理 服 务 器 和 解 释 及 虚 拟 现 时 服 务 器 的 以 太 网 通

20、道 及 相 关IP 地 址 ， 对 应 不 同 VLAN， NetApp 存 储 设 备 缺 省 支 持 两 种 方 式 的 捆 绑 ： SINGLE MODE 和 MULTI MODE， SINGLE MODE 对 用 户 交 换 机 没 有 特 殊 要 求 ， MULTI MODE 需 要 交 换 机 支 持 CISCO ETHERCHANNEL 技 术 。根 据 用 户 对 可 靠 性 要 求 的 不 同 ， 设 定 热 漂 盘 数 量 ， 以 及 是 否 采 用 RAID DP 技 术 。配 置 ：充 分 考 虑 地 学 应 用 系 统 的 要 求 ， 将 NetApp FAS920C

21、 的 存 储 空 间 配 置 成 若 干 数 据 卷 ：存 储 系 统 根 卷 ， 专 门 用 于 存 储 操 作 系 统 。地 震 处 理 系 统 数 据 卷 ， 用 NFS 形 式 输 出 ：地 震 工 区 数 据 库 数 据 卷地 震 处 理 暂 存 区 数 据 卷处 理 员 根 目 录 数 据 卷地 震 道 解 释 数 据 卷 ， 用 NFS 或 CIFS 形 式 输 出 。虚 拟 现 实 数 据 卷 ， NFS 形 式 输 出 。根 据 用 户 的 具 体 需 求 ， 还 可 以 划 分 其 他 数 据 卷 用 于 ORACLE， EXCHANGE 等 数 据 卷 。NetApp 灵

22、 活 数 据 卷 技 术 将 保 证 所 有 数 据 卷 都 在 高 效 可 靠 的 状 态 下 工 作 。空 间 分 配 如 下 图 所 示 ：Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29/20187正 是 因 为 采 用 NetApp 的 灵 活 卷 （ FlexVol） 技 术 ， 无 论 数 据 卷 的 尺 寸 是 多 大 ， 所 提 供 的性 能 都 是 整 个 存 储 池 的 性 能 。管 理 ：NetApp 存 储 设 备 简 单 软 件 硬 件 设 计 也 意 味 着 简 单 操 作 。 完 成 系 统 管 理 工 作 也 不 过 仅

23、 仅 40条 命 令 。 对 管 理 工 作 提 供 命 令 行 接 口 和 图 形 界 面 。命 令 行 接 口 通 过 下 述 方 式 访 问 ： 串 口 控 制 台 TELNET 会 话 或 SSH5 方 案 工 作 原 理 介 绍1） 专 用 软 件 操 作 系 统存 储 操 作 系 统 DATA ONTAP 提 供 灵 活 数 据 卷 技 术 保 证 所 有 数 据 卷 都 在 可 靠 、 高 性 能 下 工 作 ，同 时 所 有 数 据 卷 是 构 建 在 牢 固 的 存 储 池 基 础 上 。Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29

24、/20188NETAPP 的 数 据 卷 , 是 业 界 第 一 个 基 于 网 格 存 储 操 作 系 统 DATA ONTAP 7g 的 网 格 化 数 据 卷 , 具 有 强 大 存 储 虚 拟 化 功 能 , 在 线 扩 充 能 力 , 灵 活 的 最 小 空 间 占 用 的 快 照 , 同 时 可 以 包 括 FC LUN, iSCSI LUN, 和 文 件 系 统 , 并 将 他 们 和 谐 的 构 筑 在 同 一 存 储 池 上 , 共 享 灵 活 方 便 的 管 理工 具 , 使 复 杂 环 境 中 较 小 的 数 据 卷 拥 有 最 大 的 性 能 。Flexible Vol

25、umes 是 一 个 划 时 代 的 新 技 术 ， 所 有 的 卷 被 视 为 逻 辑 的 数 据 容 器 ， 同 时 可 以在 不 破 坏 底 层 物 理 存 储 结 构 的 前 提 下 被 独 立 的 设 置 、 调 整 大 小 ， 管 理 和 移 动 。NetApp FlexVol 技 术 提 供 了 真 正 的 存 储 虚 拟 化 解 决 方 案 ， 能 够 缩 减 开 销 和 资 本 费 用 ， 减少 业 务 中 断 并 降 低 风 险 ， 同 时 还 具 有 很 高 的 灵 活 性 ， 可 以 快 速 方 便 地 适 应 企 业 不 断 变 化 的 需求 。 FlexVol 技

26、术 可 以 自 动 集 中 存 储 资 源 ， 便 于 您 在 一 个 大 型 磁 盘 池 中 创 建 多 个 灵 活 的 卷 。有 了 这 一 灵 活 性 ， 您 就 可 以 简 化 操 作 ， 最 大 限 度 地 提 高 利 用 率 和 效 率 ， 并 可 以 快 速 、 无 缝 地进 行 修 改 。 利 用 NetApp 存 储 解 决 方 案 ， 您 可 以 随 时 随 地 根 据 需 要 以 最 低 成 本 增 加 存 储 容 量 ，并 且 无 需 中 断 业 务 运 作 。如 下 图 所 示 ， 一 个 Aggregate 被 定 义 为 给 卷 （ Volumes） 分 配 空

27、间 的 许 多 磁 盘 的 池（ pool） 。 从 管 理 者 的 角 度 来 看 ， 卷 仍 保 持 着 对 主 要 项 的 数 据 管 理 。 但 由 于 是 对 管 理 者 透 明 ，Flexible Volumes 现 在 面 向 的 是 逻 辑 项 而 不 是 传 统 的 物 理 存 储 了 。Flexible Volumes 因 此 不 再 受 限 于 它 们 存 在 的 磁 盘 的 限 制 了 。 你 可 以 在 一 个 存 储 的 “池 ”中 定 义 一 个 你 需 要 多 大 的 空 间 的 FlexVol， 而 不 是 由 你 创 建 卷 所 在 的 磁 盘 个 数 硬

28、性 规 定 。 一个 FlexVol 也 可 以 不 需 要 停 机 任 意 收 缩 或 者 扩 展 。 同 时 Flexible Volumes 可 以 在 Aggregate所 拥 有 的 所 有 物 理 磁 盘 上 实 现 条 带 化 。 对 于 那 些 对 性 能 敏 感 的 应 用 来 说 ， Flexible Volumes比 那 些 由 磁 盘 个 数 限 定 大 小 的 卷 拥 有 更 好 的 性 能 。Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29/201892） 多 协 议 支 持FAS920C 和 其 他 NETAPP 的 存 储

29、 设 备 一 样 ， 都 是 多 协 议 支 持 设 备 ， 因 此 无 论 是 地 学 环 境 中基 于 SMP 的 各 种 UNIX 并 行 机 ， 还 是 目 前 流 行 的 刀 片 机 ； 无 论 是 地 震 道 解 释 用 到 的 任 何 高 低 端UNIX 工 作 站 ， 还 是 WINTEL 平 台 的 便 携 式 解 释 系 统 ； 无 论 是 地 学 应 用 系 统 ， 还 是 办 公 应 用 数据 的 存 储 ， 都 可 以 安 全 的 存 储 在 NETAPP FAS920C 上 。更 为 重 要 的 是 ， 在 上 述 所 有 不 同 应 用 系 统 、 不 同 应 用

30、 平 台 上 可 以 实 现 真 正 数 据 级 的 共 享 ，节 省 大 量 存 储 资 源 。随 着 最 新 技 术 的 发 展 ， NETAPP 成 功 成 为 存 储 界 唯 一 能 提 供 统 一 化 存 储 设 备 的 厂 商 ， 也 就是 说 在 同 一 台 存 储 设 备 上 同 时 支 持 NAS、 FC-SAN、 IP-SAN。 这 一 最 新 技 术 ， 迄 今 为 止 ， 还 没有 第 二 个 厂 家 能 够 做 到 ， 而 本 方 案 使 用 的 FAS920C 正 是 这 样 一 款 设 备 。 参 见 下 图 。3） 性 能 保 证NETAPP 存 储 设 备 ，

31、 具 备 专 门 服 务 于 数 据 输 入 输 出 的 操 作 系 统 ， 这 是 一 个 代 码 尺 寸 很 短 的操 作 系 统 ， 因 此 与 数 据 输 入 输 出 相 关 的 指 令 集 中 的 代 码 ， 寻 址 和 执 行 都 远 远 快 于 其 他 的 系 统 。WAFL 文 件 系 统 是 一 个 日 志 型 文 件 系 统 ， 具 有 聚 合 读 写 操 作 的 能 力 ， 使 磁 盘 的 操 作 次 数 降到 了 最 低 ， 性 能 最 高 。Network Appliance Inc. 10/29/2018 Page 10/29/201810条 带 化 的 读 写 算

32、 法 ， 使 磁 盘 的 读 写 更 规 则 、 更 有 序 ， 因 此 效 率 也 最 高 。正 是 基 于 上 述 原 因 ， 只 有 NETAPP 的 存 储 设 备 具 备 响 应 时 间 小 于 1 毫 秒 的 能 力 。4） 可 靠 性 保 证NetApp FAS920C 是 高 度 可 靠 的 存 储 设 备 ， 所 有 部 件 都 采 取 了 冗 余 技 术 ， 保 证 硬 件 故 障 不会 造 成 系 统 的 不 可 用 。高 可 靠 系 列 软 件 及 其 核 心 技 术 ， 更 对 数 据 的 服 务 能 力 起 到 了 保 驾 护 航 的 作 用 。所 有 的 高 可

33、靠 措 施 都 对 核 心 业 务 的 运 行 ， 最 大 化 地 震 数 据 的 效 益 起 到 了 不 可 忽 视 的 作 用 。参 见 下 图 ：5） NetApp 与 石 油 、 天 然 气 行 业NetApp 公 司 多 年 来 一 直 致 力 于 为 石 油 天 然 气 行 业 用 户 提 供 高 性 能 、 稳 定 可 靠 的 集 中 化 存储 设 备 ， 这 样 的 存 储 设 备 能 够 满 足 用 户 未 来 对 存 储 容 量 的 需 求 ， 同 时 能 与 用 户 目 前 环 境 有 机结 合 ， 在 保 护 用 户 投 资 前 提 下 使 用 户 的 IT 架 构 发 挥 出 最 大 的 效 能 。