服務(wù)器虛擬化和存儲(chǔ)管理：更好的集成工具

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 在過(guò)去十年間，存儲(chǔ)管理憑借自身的發(fā)展逐漸成為一門(mén)學(xué)科，不僅由于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的大幅增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)，而且也由于促進(jìn)共享存儲(chǔ)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的增強(qiáng)。

  同時(shí)，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(chǔ)成為一些功能不可或缺的前提，如非中斷的虛擬機(jī)遷移。   不過(guò)，虛擬化在服務(wù)器和支持它的存儲(chǔ)間增加了另一層的復(fù)雜性。在虛擬化和存儲(chǔ)間的這一層抽象意味著將存儲(chǔ)相關(guān)的概念如RAID組和LUN轉(zhuǎn)換為虛擬對(duì)象如VMDK和虛擬硬盤(pán)是個(gè)挑戰(zhàn)。因此，為了有效的為虛擬環(huán)境提供存儲(chǔ)，存儲(chǔ)管理員必須采用新的方法。   挑戰(zhàn)   虛擬化產(chǎn)生了新的運(yùn)營(yíng)難題。因?yàn)樵S多虛擬機(jī)可能同時(shí)存在于一個(gè)存儲(chǔ)LUN上，虛擬服務(wù)器的I/O配置和桌面有時(shí)變得更加隨機(jī)和不可預(yù)測(cè)。通過(guò)使用諸如VMware公司的Storage vMotion和微軟公司的Hyper-V Live Migration的特性來(lái)使虛擬機(jī)在存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施間遷移時(shí)，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(jī)被拷貝、克隆和在存儲(chǔ)間復(fù)制時(shí)，虛擬化對(duì)于存儲(chǔ)的利用也會(huì)產(chǎn)生很?chē)?yán)重的影響。   在考慮虛擬化和存儲(chǔ)時(shí)，我們必須審視許多大型企業(yè)已建立起的運(yùn)營(yíng)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(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)等。過(guò)去，也許存儲(chǔ)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(yùn)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(guò)去那樣。   選擇戰(zhàn)略   虛擬環(huán)境下的存儲(chǔ)管理需要滿(mǎn)足兩個(gè)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(huì)提及，但在虛擬存儲(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)主要考慮性能，因?yàn)樗鼤?huì)更多的影響虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)。在非虛擬化環(huán)境下，對(duì)于一個(gè)LUN緩慢的響應(yīng)時(shí)間只會(huì)影響到單個(gè)主機(jī);對(duì)于一個(gè)承載多個(gè)虛擬機(jī)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(duì)于存儲(chǔ)管理員，有許多策略需要考慮。   使用硬件加速和API   許多廠(chǎng)商(包括最大的六家存儲(chǔ)廠(chǎng)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(guò)在系統(tǒng)管理程序中的應(yīng)用編程接口(API)實(shí)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(chǔ)陣列使用最適合的方式來(lái)執(zhí)行這些關(guān)鍵操作，如次LUN級(jí)鎖定，批量拷貝和數(shù)據(jù)清零。最近，VMware增加了精簡(jiǎn)盤(pán)空間回收特性，使得系統(tǒng)管理程序可以從精簡(jiǎn)配置的LUN中釋放存儲(chǔ)空間，而無(wú)需直接寫(xiě)數(shù)據(jù)到這些被刪除的數(shù)據(jù)塊。   將存儲(chǔ)管理的工作卸載到磁盤(pán)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(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流。其次，它讓存儲(chǔ)陣列來(lái)對(duì) I/O密集型的操作執(zhí)行優(yōu)化和優(yōu)先級(jí)操作，而這些最適合于在陣列內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。作為領(lǐng)先的虛擬機(jī)監(jiān)控器廠(chǎng)商，VMware已開(kāi)發(fā)出大量的API，包括數(shù)據(jù)保護(hù)的vStorage API(VADP)和存儲(chǔ)感知vStorage API。VASA在部署可擴(kuò)展的存儲(chǔ)環(huán)境中日益重要，它為虛擬機(jī)監(jiān)控器提供了存儲(chǔ)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(shí)，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(jī)工作負(fù)載，使得優(yōu)化I/O工作負(fù)載的工作對(duì)于存儲(chǔ)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(pán)I/O盡量分布到多個(gè)物理磁盤(pán)之上。寬條帶技術(shù)可以通過(guò)大型RAID組(需要注意磁盤(pán)失效后的重構(gòu)時(shí)間)或者將多個(gè)RAID組連接成存儲(chǔ)池來(lái)實(shí)現(xiàn)。此技術(shù)同時(shí)適用于基于文件或基于塊的存儲(chǔ)平臺(tái)。   動(dòng)態(tài)分層   如同其它的存儲(chǔ)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(diǎn)”。熱點(diǎn)區(qū)域很難預(yù)測(cè)，因此支持動(dòng)態(tài)分層的平臺(tái)提供了一種手段，以確保最“熱”的數(shù)據(jù)駐留在最快的盤(pán)上。這種技術(shù)對(duì)于許多從一個(gè)母版映像克隆的虛擬機(jī)特別有用。   使用精簡(jiǎn)配置   在虛擬環(huán)境下，由于虛擬機(jī)易于創(chuàng)建，存儲(chǔ)的增長(zhǎng)很容易失去控制。在即時(shí)需求的環(huán)境下尤其如此。精簡(jiǎn)配置確保了只有在數(shù)據(jù)由主機(jī)寫(xiě)往磁盤(pán)時(shí)，磁盤(pán)空間才真正的被占用，而不是為每一個(gè)虛擬機(jī)預(yù)留指定的空間。此特性可以在虛擬層實(shí)現(xiàn)，絕大多數(shù)的存儲(chǔ)平臺(tái)也支持這一功能。   使用廠(chǎng)商插件   幾乎所有的企業(yè)級(jí)和中端存儲(chǔ)平臺(tái)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(chǔ)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(tái)上直接配置存儲(chǔ)。對(duì)于那些沒(méi)有專(zhuān)門(mén)存儲(chǔ)團(tuán)隊(duì)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(chǔ)   一些新興的存儲(chǔ)廠(chǎng)商已經(jīng)推出了特別為虛擬服務(wù)器環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件和軟件存儲(chǔ)解決方案。其中包括Atlantis Computing，SolidFire，Tintri和Virsto軟件公司。簡(jiǎn)而言之，這些產(chǎn)品被設(shè)計(jì)用來(lái)解決我們?cè)谶@里描述的問(wèn)題，包括隨機(jī)I/O的挑戰(zhàn)。   使自動(dòng)化   為動(dòng)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(shí)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(guò)程更多的變?yōu)樽詣?dòng)化。虛擬機(jī)廠(chǎng)商開(kāi)始在它們的產(chǎn)品中包含一些功能以允許一些半自動(dòng)化特性，以減少管理員的負(fù)擔(dān)，持續(xù)的優(yōu)化存儲(chǔ)環(huán)境。在vSphere 5中，VMware推出了存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度(SDRS)功能，可提供某種程度的存儲(chǔ)分配的自動(dòng)化。SDRS提供自動(dòng)的VMDK初始放置位置，自動(dòng)的遷移虛擬機(jī)以滿(mǎn)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(dú)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(dòng)化的存儲(chǔ)管理成為必需。存儲(chǔ)廠(chǎng)商已經(jīng)在市場(chǎng)中推出了提供存儲(chǔ)供應(yīng)API的新產(chǎn)品，以直接支持虛擬服務(wù)器自動(dòng)化。   別忘了備份   備份經(jīng)常認(rèn)為與存儲(chǔ)管理沒(méi)有多大關(guān)系。不過(guò)，在高可用的存儲(chǔ)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(duì)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(lái)優(yōu)化備份和恢復(fù)的流程。   在基于數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)的部署中，傳統(tǒng)的備份使用主機(jī)本身來(lái)備份數(shù)據(jù)。這是因?yàn)榇鎯?chǔ)陣列并不知道數(shù)據(jù)在LUN上的格式。主機(jī)將文件放置在LUN上，然后備份軟件依賴(lài)于主機(jī)提供的文件流來(lái)備份。   在所有的虛擬化平臺(tái)中，虛擬機(jī)被存儲(chǔ)為一個(gè)或多個(gè)文件，即使是使用塊級(jí)存儲(chǔ)陣列。這使得備份過(guò)程更為簡(jiǎn)單，因?yàn)橹恍枰?jiǎn)單的備份組成虛擬機(jī)的文件即可。   一些虛擬機(jī)廠(chǎng)商，如VMware，提供API以允許第三方軟件看到虛擬機(jī)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(jī)廠(chǎng)商都提供虛擬機(jī)快照功能。盡管在某些情況下會(huì)導(dǎo)致“宕機(jī)一致”備份。由代理軟件協(xié)同，通過(guò)將主機(jī)文件系統(tǒng)靜默，可以創(chuàng)建出具一 致性的快照。   存儲(chǔ)工具將不斷演進(jìn)   存儲(chǔ)仍將是部署可擴(kuò)展虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)重要特性。隨著環(huán)境的擴(kuò)展和成熟，存儲(chǔ)管理員需要利用一些工具和技術(shù)如自動(dòng)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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