早期的磁盘是一个大家伙，但容量却非常小，这就好像最早的计算机一样。世界上第一个磁盘是IBM于1956年发明的，当时这块磁盘比现在对开门的冰箱还要大。虽然这个存储的体积非常之大，但其容量却小的可怜。这么大一个大家伙，它的容量仅仅才有5MB左右。

图1 世界上第一块磁盘

由于其容量太小了，因此一个磁盘通常也就只能提供给一个计算机使用。这就是所谓的DAS存储。DAS的全称为Direct-attached storage，也就是直接连接存储。也就是计算机的存储后面通过线缆直接连接存储设备。具体示意图如图2所示。

图2 DAS存储架构

由于设备本身体积较大，且线缆长度有限制，因此DAS存储最大的问题就是在数据中心中太过于分散。每个存储都跟在计算节点后面，计算节点在哪，存储就在那。这给存储设备的管理带来的巨大的挑战。

图3 数据中心中的DAS存储

如图3所示，可能在数据中心的每一层楼都有存储设备。甚至，存储设备会分散在每层楼的不同区域。因为业务量是在不断增加的，存储设备自然也会跟着增加，但是却无法保证相同业务的存储设备集中在同一个区域。

随着磁盘技术的发展，磁盘的体积越来越小，容量却越来越大(希捷16TB的硬盘已经上市，容量是第一块硬盘的几百万倍)。体积减小之后，一些企业将这些磁盘被整合在一个大型的设备当中，形成存储系统。存储系统最大的特点是除了存储数据之外有很多附加特性，比如RAID或者数据保护等等，通过附加的软件特性保证了存储系统的可靠性和可用性。

由于存储设备的巨大容量(一个存储系统通常能够支持数千块硬盘，PB的容量)，通常可以满足数十台，甚至数百台计算服务器对空间的使用。但是，通常业务所需要的存储空间无法准确预测，因此经过一段时间后有些计算节点的空间使用率会非常高，而有些则非常低。如同图4所示。

图4 存储系统空间使用情况

这时，管理员就需要根据实际使用情况对存储容量做动态的调整。比如使用率低的需要做缩容操作，而使用率高的则需要做扩容操作，避免存储资源耗尽的情况产生。

这种操作非常繁琐，而且也很容易出现问题。于是自动精简配置技术就出现了。所谓自动精简配置就是简化存储系统管理员对存储容量的管理。但是该技术并非存储系统管理的特性，而是存储系统数据的特性。

传统的磁盘空间管理策略是预分配的空间管理策略。也就是说，在计算节点看到的存储空间就是其在存储系统分配的实际空间。计算节点有没有使用该存储空间，或者使用了多大比例都无关。举个例子，如果存储管理员为计算机节点划分了1TB的空间，那么在存储系统就会划分出去1TB的空间，此空间将不能被其它计算节点使用。

图5 传统存储空间管理

自动精简配置是另外一种存储空间管理技术，它并不会马上分配划分的存储空间，而是延迟分配。也就是用户使用多少空间，那么存储系统就为该存储设备分配多少空间。举个例子，比如存储管理员划分了1TB的空间给计算节点，但此时该计算节点只使用了1GB的空间，那么虽然在计算节点上可以看到1TB的存储空间，但在存储系统中实际只消耗1GB的空间。如图所示，三个不同的存储设备，虽然都分配了很大的空间，但是空间不会马上被占用，而是根据计算节点的实际使用而定的。

图6 精简存储池

通过上图估计大家也看出了精简配置的原理。其实精简配置的原理非常简单，它将存储系统的存储资源池划分为非常小粒度的单元，当计算节点存储数据的时候才会分配该单元。也就是用户看到的是一个逻辑空间，而非物理空间。

我们再详细介绍一下。我们知道磁盘的空间其实就是一个线性空间，比如一个1TB的磁盘，其空间就是从0到1TB的地址，就像一个非常大的数组一样。我们可以将磁盘空间切割为大小相等的块，比如8KB，然后以该粒度进行管理。

当从存储系统划分存储空间给计算节点时，此时给用户看到的是一个逻辑空间，也就是该空间并不会占用实际的存储资源。当用户访问该存储设备时，存储系统会根据记录确定是否有对应的物理空间，如果存在则对该物理空间进行访问，否则分配物理空间。

图7 自动精简的原理

鉴于上述思路，在实现的时候首先要有一个对磁盘空间进行管理的单元，该单元用于标记磁盘逻辑空间是否有对应的物理空间。另外要有对存储资源池资源进行管理的单元，这里要记录那些存储空间已经被使用，避免重复分配。

存储池的基本原理是简单的，但实现起来却并非那么简单，主要是需要考虑各种异常情况，实现容错处理。今天我们主要介绍了精简配置的概念和基本原理，更多细节本号后续会更加深入的介绍。