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2. Übersicht – Storage Hardware & Data ONTAP

NetQuest GmbH 2-1

2 Übersicht – Storage Hardware & Data ONTAP

Einführung in die Eigenschaften der Storage Hardware und Data ONTAP Cliustered.

2.1 Übersicht

Themen des Kapitels - Übersicht – Storage Hardware & Data ONTAP

Im Kapitel Übersicht – Storage Hardware & Data ONTAP werden die Eigenschaften, Funktionen und Architektur der Storage Hardware und des Betriebssystems Data ONTAP erläutert.


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2.2 Unified Storage

Funktionen eines Unified Storage Systems.

Unified Storage

Storage Area Network (SAN) Block-basierendes Storage System

Die Daten werden über ein Netzwerk verteilt

Als Protokoll wird entweder Fibre Channel oder iSCSIverwendet

Network Attached Storage (NAS)

Datei-basierendes Storage System

Die Daten werden über ein Netzwerk verteilt

NFS und CIFS Protokoll


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Unterstützte Protokolle

NAS Network File System (NFS) v2, v3 und v4

Common Internet File System (CIFS)

File Transfer Protocol (FTP)

Hypertext Transfer Protocol (HTTP)

WebDAV

SAN Fibre Channel Protocol (FCP)

iSCSI (SCSI über TCP/IP)


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2.3 Network Appliance Produkte

Hard- und Software-Produkte von Network Appliance.

2.3.1 Network Appliance Hardware

NetApp FAS

Die NetApp FAS (Fabric Attached Storage) Systeme stellen Fibre Channel SAN, iSCSI SAN und NAS Dienste wie CIFS, NFS und WebDAV zur Verfügung. NearStore

Ein NearStore ist ein Storage System (FAS) das speziell für die Replikation von Daten als Ziel genutzt wird. Durch eine spezielle Lizenz wird die Anzahl der gleichzeitigen Replikationen zu einem FAS System erhöht.

Network Appliance Hardware

NetApp FAS

NearStore (früher Near-line Storage)

V-Series System


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Near-line Storage (veraltet, Vorgänger der NearStore Lizenz)

Ein Near-line Storage ist eine spezielles Storage System mit langsameren Plattensubsystemen (SATA) das für Backupzwecke genutzt wird. V-Series System

Ein V-Series System ist eine Filer ohne eigene Platten. Der Datenspeicher stammte von beliebigen anderen Fibre Channel Systemen. Nach außen werden diese Datenspeicher aber wie ein NetApp FAS System gezeigt und können so als NAS oder SAN eingesetzt werden.


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2.3.2 Data ONTAP

Data ONTAP 8 vereint die Funktionen zweier zuvor separater Varianten von Data ONTAP – Data ONTAP 7G und Data ONTAP GX – in einer einzigen Codebasis, die über zwei verschiedene Betriebsmodi verfügt:

7-Mode: Wie der Name schon andeutet, bietet 7-Mode Funktionen, die denen der Data ONTAP 7.3.x Versionen entsprechen und dieselbe Unterstützung für Benutzeroberflächen und Management Tools bieten. Systeme mit Data ONTAP 7.3.x Versionen können unterbrechungsfrei auf 7-Mode aktualisiert werden.

Cluster-Mode: Die Funktionen der Vorgängerversion Data ONTAP GX, eines geclusterten Betriebssystems für skalierbaren Storage, wurden in diesen Modus übernommen und weiter verbessert. Cluster-Mode unterstützt Konfigurationen mit mehreren Controllern mit einem Global Namespace und einem geclusterten File-System.

Data ONTAP

Data ONTAP ist das Betriebssystem der Controller der FAS und V-Series Systeme.

Es existieren zwei Versionen von Data ONTAP: Data ONTAP 7-Mode

Data ONTAP Cluster Mode


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2.3.3 NetApp FAS Systeme

Die FAS2200 Serie (Nachfolger der FAS200/2000 Systeme) enthält Filer Köpfe (Controller) und SAS/SATA Platten in einem Gehäuse. Mit zusätzlichen Shelfs lässt sich die Plattenkapazität erweitern. Es sind bei der 2240 die 2240-2 Variante (2 HE 24 2,5 Zoll Einschübe) und die 2240-4 Variante (4 HE 24 3,5 Zoll Einschübe) erhältlich. Im Bild ist eine 2240-2 Variante abgebildet.

FAS 2200 Serie (1)


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FAS 2200 Serie (2)

Typ FAS2220 FAS2240-2/-4

Max Kapazität 180 Tbyte 374/432 Tbyte

Max. Anzahl von Platten 120 144

Volume/Aggregate Größe 60 TByte 60 TByte

ECC Memory 6 GByte 6 GByte

Onboard FC Ports - 2 (optional) oder 2 10 GBit

Onboard Gbit Ethernet Ports 4 4

Onboard SAS Ports 2 2

Modulare I/O Steckplätze - 1

Disk Shelfs DS4243, DS4246, DS2246 DS4243, DS4246, DS2246


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Die FAS3200 Systeme bestehen aus einem separaten Filer Kopf (ein oder zwei Köpfe pro Gehäuse) und zusätzlichen Shelfs mit den Festplatten.

FAS 3200 Serie (1)


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FAS 3200 Serie (2)

Typ FAS3210 FAS3240 mit/ohneerweitertem I/O

FAS3270 mit/ohne erweitertem I/O

Max Kapazität 480 TByte 1200TByte 1920 TByte

Max. Anzahl von Platten 240 600 960

Volume/Aggregate Größe 50 TByte 70 TByte 70 Tbyte

ECC Memory 8 GByte 16 Gbyte 32 GByte

Onboard FC Ports 4 4 4

Onboard Gbit Ethernet Ports 4 4 4

Onboard SAS Ports 4 4 4

Expansion Ports 4 4/12 4/12

Disk Shelfs DS14mk4 FC, DS14mk2 FC, DS4243, DS4246, DS2246

DS14mk4 FC, DS14mk2 FC, DS4243, DS4246, DS2246



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Die FAS6200 Systeme stellen die größten System dar und bestehen aus einem separaten Filer Kopf und zusätzlichen Shelfs mit den Festplatten.

FAS 6200 Serie (1)


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FAS 6200 Serie (2)

Typ FAS6210 FAS6240 miterweitertem I/O

FAS6280 mit erweitertem I/O

Max Kapazität 2400 TByte 2880 TByte 2880 TByte

Max. Anzahl von Platten 1200 1440 1440

Volume/Aggregate Größe 70 Tbyte 100 Tbyte 100 Tbyte

ECC Memory 48 Gbyte 96 Gbyte 96 GByte

Onboard FC Ports 8-16 8-32 8-32

Onboard 10 Gbit Eth. Ports 8 8 8

Onboard SAS Ports 0-8 0-24 0-24

Expansion Ports 8 24 24

Disk Shelfs DS14mk4 FC, DS14mk2 FC, DS4243, DS4246, DS2246




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2.3.4 Shelf

NetApp Shelfs

Die Festplatten werden physikalisch in ein sogenanntes Shelf gesteckt die über einen Fibre Channel Ring oder SAS an das FAS System angeschlossen werden

Es werden verschiedene Shelf-Typen verwendet: Fibre Channel Festplatten - DS14, DS14MK2, DS14MK4 (alt)

SATA Festplatten – DS14MK2AT (alt)

SSD/SATA/SAS 3,5“ Festplatten – DS4243, DS4246

SAS 2,5“ – DS2246


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In einem Shelf können maximal 14 Fibre Channel oder SATA Platten eingesetzt werden. Die Bays für die Festplatten beginnen von 0 (rechts) und Enden bei 13 (links).

Shelf Aufbau (1)

Ein Shelf enthält

14 Bays für Platten


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Modultypen für den Anschluss (Filer Kopf / Shelf)

Die LRC (Loop Resiliant Circuit) Module haben alle Fibre Channel Festplatten in einer FC-AL (Fibre Channel Arbitrated Loop) betrieben. Dies konnte beim Ausfall einer Platte einen „offenen“ Ring erzeugen was zum Ausfall des kompletten Shelfs führte. Die neuen ESH (Electronical Switched Hub) Module verwenden einen Hub zum Anschluss der Festplatten der auch beim Totalausfall einer Festplatte den Ring schließt.

Shelf Aufbau (2)

In das Shelf werden

Module für die Anbin-

dung der FAS Systeme

eingesteckt

Modultypen: LRC, ESH, ESH2, ESH4 (FC)

AT-FCX (SATA)


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Die Bezeichnung DS4246 bedeutet:

DS – Disk Shelf 4 HE (Höheneinheiten) 24 – 24 Laufwerkseinschübe 6 – IOM 6 mit 6 Gbit SAS Anschluss

SAS Shelf

Die neueren Shelf-Typen werden nicht mehr über FibreChannel sondern über SAS (Serial Attached SCSI) an die Controller angeschlossen.

Es existieren zwei Arten von SAS Shelfs: DS2243 für maximal 24 2,5“ SAS Festplatten oder SSD (Solid-

State-Drive)

DS4243 und DS4246 für maximal 24 3,5“ SAS oder SATA Festplatten


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Aktuell werden die Shelfs mittels eines IOM (SAS I/O Module) per SAS (Serial Attached SCSI) Schnittstelle mit 3 oder 6 Gbit/s (IOM3 bzw. IOM 6) an die Controller angebunden. SAS verwendet eine Punkt-zu-Punkt Verbindung und einen Expander der als nonblocking Switch implementiert ist.

Vergleich – FC-AL bzw. SAS


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Das DS2246 Shelf kann entweder mit 2,5“ SAS Platten oder 2,5“ SSD’s (Solid State Drive) bestückt werden.

SAS Shelf Aufbau – DS2246


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Das DS4243 Shelf kann entweder mit 3,5“ SAS oder 3,5“ SATA Platten bestückt werden.

SAS Shelf Aufbau – DS4243/4246


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2.3.5 Network Appliance Software

NetApp Application Suite

Die NetApp Application Suite umfasste eine Vielzahl von Produkten die auf der Snapshot Technologie beruhen wir z.B. SnapMirror (spiegeln von Daten auf ein anderes Storage System) oder SnapRestore (Wiederherstellung von Volumes oder Dateien aus einem Snapshot). NetApp Server Suite

Die NetApp Server Suite umfasst Produkte wie SnapDrive (Steuerung der Wiederherstellung von Snapshots vom Client) oder ApplicationWatch (Integration von Managementtools von Fremdherstellern). Diese Produkte sind für verschiedene Betriebssysteme erhältlich. NetApp Data Suite

Die NetApp Data Suite umfasst Produkte wir den Protection Manager und den Virtual File Manager für die Abstraktion des Storage Systems.

Network Appliance Software

NetApp Application Suite

NetApp Server Suite

NetApp Data Suite

NetApp Storage Suite


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NetApp Storage Suite

Die NetApp Storage Suite besteht aus den Produkten Operations Manager, File Storage Resource Manager, SAN Manager und CommonCentral Storage. Diese Anwendungen sind für die Verwaltung einer größeren Anzahl von Storage Systemen geeignet.


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2.4 Data ONTAP Architektur und Funktion

Architektur und Funktionen von Data ONTAP.

2.4.1 Übersicht – Data ONTAP

Der physische Speicher (RAM) wird für das Caching von Daten verwendet und ist ein normaler „flüchtiger“ Speicher. Das NVRAM funktioniert wie ein Transaktionsprotokoll und zeichnet alle Änderung auf. Das NVRAM ist über einen Akku gepuffert und kann die Änderungen nach einem Absturz für mehrere Tage speichern. Die Änderungen werden benötigt um beim Neustart des Storage Systems das WAFL (Write Anywhere File Layout) in einen konsistenten Zustand zu bringen. Das Schreiben der im RAM veränderten Datenblöcke erfolgt bei einem Consistency Point. Dieser wird wenn nötig oder spätestens alle 10 Sekunden ausgelöst.

Übersicht – Data ONTAP

Netzwerk Protokolle WAFL RAID Storage

Phy. Speicher (RAM) NVRAM

Platten

Netz


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2.4.2 Begriffe in Data ONTAP

Die Festplatten werden automatisch oder manuell zu einer Raid Group gruppiert die einen bestimmten RAID Level verwenden (RAID 4 oder RAID DP). Diese Raid Groups sind zu einem Aggregate zusammengeschlossen (ein Aggregate enthält ein oder mehrere RAID Groups). In dem Aggregate werden anschließen die Volumes (in diesem Falle ein Felxvol) erzeugt in denen dann später die Dateien (z.B. CIFS/NFS oder LUNs) liegen. Ein Aggregate kann ein oder mehrere Flexvols enthalten. In einem Volume können optional Qtrees erzeugt werden, die eine spezielle Art von Verzeichnissen darstellen. Seitens Data ONTAP können an diesen Qtrees zusätzliche Parameter wie z.B. die Quota angehängt werden.

Begriffe in Data ONTAP


NetQuest GmbH 2-24

2.4.3 WAFL Dateisystem

Vom WAFL (Write Anywhere File Layout) Dateisystem werden im Normalfall nur komplette Stripes und die Parity geschrieben (ein Stripe oder Tetris besteht aus n Chunks). Dadurch kann das Storage System mit einem I/O ein Tetris schreiben und damit abhängig von der RAID Größe n Daten-Chunks schreiben. Die Chunks sind beim WAFL Dateisystem 4 KByte groß. Dies funktioniert aber nur wenn die RAID Gruppe (bzw. das Aggregate das die RAID Gruppe(n) enthält) nicht komplett aufgefüllt ist! Eine gute Performance wird dann erreicht wenn möglichst viele Chunks parallel geschrieben oder gelesen werden könne. Dies hängt von der Anzahl der Festplatten ab.

Funktion des WAFL Dateisystems


NetQuest GmbH 2-25

I/O Ablauf


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2.4.4 Cluster Failover Option (CFO)

Die Cluster oder Cluster Failover Option (CFO) ermöglicht eine aktiv-aktive Konfiguration der Controller. D.h. wenn Controller (Filer Kopf) ausfällt übernimmt der Partner dessen Funktion. Dies wird durch die Replikation der Änderungen im NVRAM erreicht. Ein Hälfte des NVRAM wird für die eigenen Änderungen und eine Hälfte des NVRAM für die Änderungen des Partners verwendet. Die synchrone Replikation der Änderungen erfolgt über eine Infiniband Verbindung.

Cluster Failover Option (CFO)


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2.4.5 SnapMirror

Mit einem SyncMirror (Synchroner SnapMirror) können maximal 500 Meter überbrückt werden. Für weitere Entfernungen wird eine „Dark Fibre“ (nicht beschaltete Glasfaser) benötigt.

SnapMirror

Asynchroner SnapMirror Replikation von Änderungen eine Volume oder Qtree zu einem

Ziel-Volume oder Qtree

Die Replikation erfolgt zeitgesteuert

Synchroner SnapMirror

Replikation von Änderungen eines Volume zu einem Ziel-Volume im selben Moment in dem diese Änderungen auf das Quell-Volume geschrieben werden

Zusätzlich: semisynchron mit kurzem Zeitversatz (Millisekunden)


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2.4.6 SnapVault

SnapVault

Damit NetApp Daten geschützt werden, optimiert SnapVault® das Disk-basierte Backup und inkrementelle Sicherungen auf Blockebene.

Mit SnapVault geschieht die Datensicherung auf Blockebene: Es werden nur Datenblöcke kopiert, die seit dem letzten Backup geändert wurden – und keine ganzen Dateien. Auf diese Weise kann das Backup häufiger und mit geringeren Kapazitäten ausgeführt werden.


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2.4.7 SnapLock

SnapLock

SnapLock® ist eine flexible Lösung für die dauerhafte Datenspeicherung, mit der selbst strengste Datenhaltungsauflagen oder interne IT-Richtlinien erfüllt werden.

SnapLock hilft bei der Einhaltung von Aufbewahrungs-bestimmungen, die die jahrelange und schreib-geschützte Archivierung von eMails, Dokumenten und Prüfungsinformationen usw. vorschreiben.


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2.4.8 A-SIS (Blockdeduplizierung)

A-SIS dient ganz klar dazu, weniger Speicherplatz zu verbrauchen, indem man doppelte Blöcke mehrfach verlinkt (ähnlich wie klassische Unix-Hardlinks) und sie somit nicht mehr doppelt speichern muss. Etwas Ähnliches kann ONTAP schon sehr lange, und zwar im Zusammenhang mit CIFS-Filefolding. Um es noch einmal ganz deutlich zu sagen: A-SIS hat NICHTS mit Komprimierung zu tun! Die Dateien werden weiterhin nicht komprimiert auf dem Filer abgelegt. Lediglich mehrfach vorhandene Datenblöcke des Selben Inhalts werden eliminiert. Das Feature ist kein Performance-Killer. A-SIS funktioniert nur, wenn es explizit gestartet wird: Entweder manuell oder per Scheduler. Das bedeutet, dass im Normalbetrieb keine Deduplizierung der gleichen Blöcke stattfindet, man also die normale Performance der Maschine erwarten kann. Erst in der Nacht um 12 Uhr (das ist der verstellbare Default) legt der A-SIS Mechanismus los.

A-SIS

Netapp hat ab der Version 7.2 von Data ONTAP einen Mechanismus zur Deduplizierung in das Betriebssystem mit eingebaut.

Der Netapp-Name dafür ist "Advanced Single-Instance Storage", kurz A-SIS.

Durch die Deduplizierung werden identische Blöcke in einem Volume gesucht und entfernt (durch Zeiger ersetzt) und so Speicherplatz freigegeben.


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2.4.9 Datenkomprimierung

NetApp Datenkomprimierung ist eine neue Funktion von Data ONTAP 8.0.1 7-Mode. Sie kann jeweils pro Volume aktiviert werden und komprimiert Datei- und LUN-Daten, während diese auf das Laufwerk geschrieben werden. Sie ermöglicht Speicherplatzeinsparungen für Datensätze, bei denen die Deduplizierung keine Vorteile bringt. Zudem lassen sich für bestimmte Datensätze durch Kombination von Komprimierung und Deduplizierung größere Speicherplatzeinsparungen erzielen als mit einem der Verfahren allein.

Datenkomprimierung


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2.4.10 DataMotion für Volumes

Mit der DataMotion Funktion können Volumes unterbrechungsfrei zwischen Aggregaten auf dem gleichen Controller verschoben werden. Bei Data ONTAP 8.0.1 7-Mode wird dieser Vorgang für Volumes unterstützt, die eine oder mehrere LUNs aufweisen. Diese unterbrechungsfreie Datenverschiebung ist in vielerlei Hinsicht nützlich, beispielsweise um Speicherplatz in einem Aggregat freizugeben, bei Festplattenoperationen für Load-Balancing zu sorgen, Daten in eine andere Storage-Klasse zu verschieben und alte Festplatten durch neuere Modelle zu ersetzen. Der Applikations- und Benutzerzugriff bleibt während und nach der Datenverschiebung erhalten, und die Daten können zwischen Aggregaten verschoben werden, die unterschiedliche Laufwerkstypen nutzen. Sowohl FC-Laufwerke als auch SAS-, SSD- und SATA-Laufwerke werden unterstützt.

DataMotion für Volumes


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2.4.11 Unified Connect

Die Unified Connect Infrastruktur ist eine weitere neue Funktion von Data ONTAP 8.0.1 7-Mode. Sie ermöglicht auf NetApp Unified Target Adaptern (UTAs) die Nutzung sämtlicher SAN- und NAS-Protokolle (FCoE, iSCSI, NFS und CIFS) über denselben 10-Gbit-Ethernet Port. Bei den UTAs handelt es sich um die gleichen Adapterkarten, die von NetApp erstmals bei Data ONTAP 7.3.2 für die Nutzung von FCoE bereitgestellt wurden. Die Verbesserungen an Data ONTAP 8.0.1 7-Mode erhöhen auch den Nutzen der NetApp Unified Storage-Architektur, die mit der Unterstützung aller Storage-Protokolle begann, sich über die zusätzliche Unterstützung für mehrere Storage-Klassen entwickelte und jetzt zur noch größeren Vereinfachung sämtliche Storage-Protokolle unter einem einzigen Pfad zusammenfasst.

Unified Connect


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2.5 Dokumentation und Infos zu FAS Systemen

Dokumentationen und Informationen zu den NetApp Storage Systemen.

2.5.1 NOW Website

NOW Seite

NetApp stellt auf der NOW Website http://now.netapp.com eine Reihe von Informationen und die Dokumentation zur Verfügung

Zusätzlich ist hier auch der Download von Software, wie z.B. Data ONTAP möglich

Für den Zugang muss ein Account beantragt werden


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2.5.2 Dokumentation

Dokumentation

Die Dokumentationen der NetApp FAS Storage Systeme kann auch auf der NOW Seite heruntergeladen werden

Die Dokumentation liegt in einem HTML oder als PDF vor


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2.6 Übung – Data ONTAP Simulator

2.6.1 Übung – Data ONTAP Simulator Übersicht

In der Übung soll der Data ONTAP Simulator installiert und initialisiert werden. Sonstige Konventionen:

X steht für die Kursbezeichnung (a-z)

Y steht für den/die Teilnehmer/Gruppe (01 - 99)

Z steht für den Rechner (a oder b) Zum Testen stehen die Benutzer adminYYZ, userYYZ und helpYYZ mit dem Password Pass1234$ zur Verfügung.

Übung – Data ONTAP Simulator


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2.6.2 Übung –ONTAP Simulator – Konfiguration (1)

In der Übung soll der erste NetApp Simulator gestartet und initialisiert werden.

Schritt Aktion

1. Zur Verwaltung der ONTAP Simulatoren muss auf dem Server msXYYZ.domX.msft der vCenter Client installiert werden. Die Verbindung kann über den RDP-Client erfolgen. Die Anmeldung muss mit dem Benutzer domX\adminYYZ erfolgen.

Die Installationssoftware ist im Laufwerk S:\VMware\vSphere5 Client zu finden. Nach der Installation erfolgt die Anmeldung mit dem Benutzer education\kursX am vCenter mngvc.education.msft.

Die NetApp Simulatoren sind im Datacenter DCRemoteLab -> RLCluster und den Ressourcen Pools Kurse -> KursX enthalten.

2. Für die VM otXYYa muss jetzt die Konsole geöffnet, anschließend eingeschalt und beim Erscheinen der entsprechenden Meldung muss <CTRL>-C gedrückt werden um in das Installations-Menü zu gelangen.

3. Im Menü muss der Punkt (4) Clean configuration and initialize all disks ausgewählt werden um den virtuellen Filer zu initialisieren. Die Meldungen zur Initialisierung der Platten muss mit y bestätigt werden (Achtung, englische Tastatur).

4. Nach einem weiteren Reboot werden die Platten initialisiert und das Filesystem erzeugt und der Filer startet den setup Befehl.


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2.6.3 Übung –ONTAP Simulator – Konfiguration (2)

In der Übung soll der zweite NetApp Simulator gestartet und initialisiert werden.

Schritt Aktion

1. Für die VM otXYYb muss jetzt die Konsole geöffnet, anschließend eingeschalt und beim Erscheinen Meldung Hit [Enter] to boot … muss die Leertaste gedrückt werden.

2. Am Prompt VLOADER> muss die Seriennummer geändert werden:

VLOADER> setenv SYS_SERIAL_NUM 4034389-06-2

VLOADER> setenv bootarg.nvram.sysid 4034389062

3. Die Überprüfung erfolgt mit folgenden Befehlen:

VLOADER> printenv SYS_SERIAL_NUM

VLOADER> printenv bootarg.nvram.sysid

4. Der Reboot erfolgt mit dem Befehl:

VLOADER> boot

5. Für die VM otXYYa muss beim Erscheinen der entsprechenden Meldung <CTRL>-C gedrückt werden um in das Installations-Menü zu gelangen.

6. Im Menü muss der Punkt (4) Clean configuration and initialize all disks ausgewählt werden um den virtuellen Filer zu initialisieren. Die Meldungen zur Initialisierung der Platten muss mit y bestätigt werden (Achtung, englische Tastatur).

7. Nach einem weiteren Reboot werden die Platten initialisiert und das Filesystem erzeugt und der Filer startet den setup Befehl.

2 übersicht storage hardware & data ontap - · pdf filedata ontap 8 vereint die...

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