服務(wù)器虛擬化和存儲管理：更好的集成工具

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 在過去十年間，存儲管理憑借自身的發(fā)展逐漸成為一門學(xué)科，不僅由于存儲數(shù)據(jù)量的大幅增長的驅(qū)動，而且也由于促進(jìn)共享存儲的存儲網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的增強。

  同時，虛擬化也成為服務(wù)器和PC優(yōu)化的最重要的技術(shù)。在這種環(huán)境下，共享存儲成為一些功能不可或缺的前提，如非中斷的虛擬機遷移。   不過，虛擬化在服務(wù)器和支持它的存儲間增加了另一層的復(fù)雜性。在虛擬化和存儲間的這一層抽象意味著將存儲相關(guān)的概念如RAID組和LUN轉(zhuǎn)換為虛擬對象如VMDK和虛擬硬盤是個挑戰(zhàn)。因此，為了有效的為虛擬環(huán)境提供存儲，存儲管理員必須采用新的方法。   挑戰(zhàn)   虛擬化產(chǎn)生了新的運營難題。因為許多虛擬機可能同時存在于一個存儲LUN上，虛擬服務(wù)器的I/O配置和桌面有時變得更加隨機和不可預(yù)測。通過使用諸如VMware公司的Storage vMotion和微軟公司的Hyper-V Live Migration的特性來使虛擬機在存儲基礎(chǔ)設(shè)施間遷移時，當(dāng)前的系統(tǒng)管理程序的功能可以保證大量的I/O。另外在虛擬機被拷貝、克隆和在存儲間復(fù)制時，虛擬化對于存儲的利用也會產(chǎn)生很嚴(yán)重的影響。   在考慮虛擬化和存儲時，我們必須審視許多大型企業(yè)已建立起的運營架構(gòu)。隨著設(shè)備管理系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展，各部分的技術(shù)逐漸劃分為不同學(xué)科，包括存儲、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫等。過去，也許存儲管理員還可以只處理自己的業(yè)務(wù)，而不必太多關(guān)心基礎(chǔ)設(shè)施的其它部分的運作。如今，虛擬化改變了這種狀況，使得我們必須將這些不同的學(xué)科整合，而不能再像過去那樣。   選擇戰(zhàn)略   虛擬環(huán)境下的存儲管理需要滿足兩個基本的指標(biāo)：容量和性能。盡管這兩者在非虛擬化環(huán)境下也會提及，但在虛擬存儲設(shè)計時會主要考慮性能，因為它會更多的影響虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的運營。在非虛擬化環(huán)境下，對于一個LUN緩慢的響應(yīng)時間只會影響到單個主機;對于一個承載多個虛擬機的較大的LUN，緩慢的響應(yīng)可能引起更廣泛的影響。在虛擬桌面環(huán)境(VDI)下尤其如此。對于存儲管理員，有許多策略需要考慮。   使用硬件加速和API   許多廠商(包括最大的六家存儲廠商：戴爾，EMC，惠普，日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)，IBM和NetApp)如今都支持虛擬I/O的硬件加速。這是通過在系統(tǒng)管理程序中的應(yīng)用編程接口(API)實現(xiàn)的，如陣列集成的vStorage API (VAAI)。VAAI將一些負(fù)載較重的工作從虛擬層卸載，而讓存儲陣列使用最適合的方式來執(zhí)行這些關(guān)鍵操作，如次LUN級鎖定，批量拷貝和數(shù)據(jù)清零。最近，VMware增加了精簡盤空間回收特性，使得系統(tǒng)管理程序可以從精簡配置的LUN中釋放存儲空間，而無需直接寫數(shù)據(jù)到這些被刪除的數(shù)據(jù)塊。   將存儲管理的工作卸載到磁盤陣列有諸多好處。首先，它減輕了虛擬層的工作負(fù)載，減少了CPU的負(fù)擔(dān)以及存儲網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流。其次，它讓存儲陣列來對 I/O密集型的操作執(zhí)行優(yōu)化和優(yōu)先級操作，而這些最適合于在陣列內(nèi)部實現(xiàn)。作為領(lǐng)先的虛擬機監(jiān)控器廠商，VMware已開發(fā)出大量的API，包括數(shù)據(jù)保護(hù)的vStorage API(VADP)和存儲感知vStorage API。VASA在部署可擴(kuò)展的存儲環(huán)境中日益重要，它為虛擬機監(jiān)控器提供了存儲LUN的配置信息，如復(fù)制和性能度量標(biāo)準(zhǔn)等。   為性能而配置   在虛擬環(huán)境下執(zhí)行I/O時，性能是最重要的。通常情況下，虛擬環(huán)境產(chǎn)生更多的隨機工作負(fù)載，使得優(yōu)化I/O工作負(fù)載的工作對于存儲更加困難。以下的一些技術(shù)可以保證性能得到優(yōu)化，包括：   寬條帶   此技術(shù)將磁盤I/O盡量分布到多個物理磁盤之上。寬條帶技術(shù)可以通過大型RAID組(需要注意磁盤失效后的重構(gòu)時間)或者將多個RAID組連接成存儲池來實現(xiàn)。此技術(shù)同時適用于基于文件或基于塊的存儲平臺。   動態(tài)分層   如同其它的存儲環(huán)境，虛擬服務(wù)器同樣存在產(chǎn)生大量I/O負(fù)載的I/O“熱點”。熱點區(qū)域很難預(yù)測，因此支持動態(tài)分層的平臺提供了一種手段，以確保最“熱”的數(shù)據(jù)駐留在最快的盤上。這種技術(shù)對于許多從一個母版映像克隆的虛擬機特別有用。   使用精簡配置   在虛擬環(huán)境下，由于虛擬機易于創(chuàng)建，存儲的增長很容易失去控制。在即時需求的環(huán)境下尤其如此。精簡配置確保了只有在數(shù)據(jù)由主機寫往磁盤時，磁盤空間才真正的被占用，而不是為每一個虛擬機預(yù)留指定的空間。此特性可以在虛擬層實現(xiàn)，絕大多數(shù)的存儲平臺也支持這一功能。   使用廠商插件   幾乎所有的企業(yè)級和中端存儲平臺都可為集中化的管理工具如VMware vCenter提供插件。這為虛擬化和存儲系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的視圖，在許多情況下可以在vCenter控制臺上直接配置存儲。對于那些沒有專門存儲團(tuán)隊的企業(yè)，這可以大量減少設(shè)備管理系統(tǒng)管理員的工作。   為虛擬服務(wù)器而建的存儲   一些新興的存儲廠商已經(jīng)推出了特別為虛擬服務(wù)器環(huán)境設(shè)計的硬件和軟件存儲解決方案。其中包括Atlantis Computing，SolidFire，Tintri和Virsto軟件公司。簡而言之，這些產(chǎn)品被設(shè)計用來解決我們在這里描述的問題，包括隨機I/O的挑戰(zhàn)。   使自動化   為動態(tài)變化的虛擬環(huán)境優(yōu)化容量和性能可能是一件相當(dāng)耗時的工作。隨著虛擬環(huán)境的擴(kuò)展和成熟，我們需要將手工優(yōu)化的過程更多的變?yōu)樽詣踊?。虛擬機廠商開始在它們的產(chǎn)品中包含一些功能以允許一些半自動化特性，以減少管理員的負(fù)擔(dān)，持續(xù)的優(yōu)化存儲環(huán)境。在vSphere 5中，VMware推出了存儲動態(tài)資源調(diào)度(SDRS)功能，可提供某種程度的存儲分配的自動化。SDRS提供自動的VMDK初始放置位置，自動的遷移虛擬機以滿足容量，性能以及親和規(guī)則的要求，可以保證例如高I/O的虛擬化被放置于單獨的硬件上。   隨著虛擬環(huán)境的擴(kuò)展以及部署中更趨向于服務(wù)化，自動化的存儲管理成為必需。存儲廠商已經(jīng)在市場中推出了提供存儲供應(yīng)API的新產(chǎn)品，以直接支持虛擬服務(wù)器自動化。   別忘了備份   備份經(jīng)常認(rèn)為與存儲管理沒有多大關(guān)系。不過，在高可用的存儲環(huán)境中，它至關(guān)重要。在虛擬基礎(chǔ)設(shè)施中，傳統(tǒng)的備份解決方案對于備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)并非十分有效，我們需要使用一些其它的技術(shù)來優(yōu)化備份和恢復(fù)的流程。   在基于數(shù)據(jù)塊存儲的部署中，傳統(tǒng)的備份使用主機本身來備份數(shù)據(jù)。這是因為存儲陣列并不知道數(shù)據(jù)在LUN上的格式。主機將文件放置在LUN上，然后備份軟件依賴于主機提供的文件流來備份。   在所有的虛擬化平臺中，虛擬機被存儲為一個或多個文件，即使是使用塊級存儲陣列。這使得備份過程更為簡單，因為只需要簡單的備份組成虛擬機的文件即可。   一些虛擬機廠商，如VMware，提供API以允許第三方軟件看到虛擬機內(nèi)部改變的塊數(shù)據(jù)，這提供了一種非常有效的手段，我們只需備份自上次備份起 變化的文件。所有的虛擬機廠商都提供虛擬機快照功能。盡管在某些情況下會導(dǎo)致“宕機一致”備份。由代理軟件協(xié)同，通過將主機文件系統(tǒng)靜默，可以創(chuàng)建出具一 致性的快照。   存儲工具將不斷演進(jìn)   存儲仍將是部署可擴(kuò)展虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的一個重要特性。隨著環(huán)境的擴(kuò)展和成熟，存儲管理員需要利用一些工具和技術(shù)如自動化和虛擬化軟件，使得他們可以迎接更加集成的設(shè)備管理系統(tǒng)世界的挑戰(zhàn)。

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