服務(wù)器虛擬化環(huán)境下的存儲管理工作

　　隨著虛擬化技術(shù)逐步成為服務(wù)器和桌面系統(tǒng)優(yōu)化的主流技術(shù)，存儲成為高擴(kuò)展性的虛擬化解決方案之中最為關(guān)鍵的部分。離開了集中化的存儲系統(tǒng)，一些關(guān)鍵特性，諸如在線的虛擬機(jī)遷移，就無從談起。

　　然而，雖然存儲使得用戶獲益頗多，其同樣為存儲和虛擬化管理員帶來了許多新的挑戰(zhàn)。服務(wù)器和其使用的存儲系統(tǒng)之間的關(guān)系由于虛擬化技術(shù)變得更為復(fù)雜。抽象層的出現(xiàn)使得存儲集中化的理念，比如邏輯單元號、RAID組，以及虛擬化對象的磁盤，比如虛擬磁盤驅(qū)動器(VHDs)和虛擬機(jī)驅(qū)動器(VMDKs)變得更加難以理解。存儲管理員必須有新的方式在虛擬化環(huán)境中為上層提供相應(yīng)的存儲資源。

　　關(guān)于挑戰(zhàn)

　　虛擬化帶來了新的操作上的麻煩。由于許多虛擬機(jī)可以存在于同一個存儲卷邏輯單元號中，虛擬服務(wù)器和虛擬桌面的I/O特性更為隨機(jī)，難以預(yù)測。通過一些特性，比如VMware公司的Storage vMotion以及Microsoft公司的Hyper-V Live Migration，今天Hypervisor能夠在虛擬機(jī)遷移時為存儲體系架構(gòu)提供大量的I/O吞吐量。同樣，由于虛擬機(jī)的拷貝、克隆及其它在環(huán)境之中的復(fù)制等操作，虛擬化會加強(qiáng)存儲的利用率。

　　我們同時還要考慮到許多大型企業(yè)中的運(yùn)營結(jié)構(gòu)。隨著IT基礎(chǔ)架構(gòu)的增長，各種存儲、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫更趨向于分割成各個獨(dú)立的部分。存儲管理員過去或許可以只針對存儲而很少顧及其它體系架構(gòu)的部分。不過虛擬化改變了所有這一切，使得這些隔離的部件需要比過去任何時候更為集成起來。

　　策略的改變

　　在虛擬化環(huán)境中實現(xiàn)高效地存儲管理需要滿足兩項基本條件：容量和性能。當(dāng)然在非虛擬化環(huán)境中這兩項也非常之重要，性能是虛擬存儲設(shè)計中的首要考慮因素，對整個虛擬化體系架構(gòu)的運(yùn)營會產(chǎn)生重要的影響。在非虛擬化環(huán)境中，單個邏輯單元號的延遲響應(yīng)一般只會影響連接其的某一臺主機(jī);而一個支持眾多虛擬機(jī)的大型邏輯單元號的延遲影響會更為廣泛。尤其是在虛擬桌面體系架構(gòu)之中(VDI)。在這里，存儲管理員可以考慮以下一些策略。

　　應(yīng)用硬件加速和API。許多供應(yīng)商(包括頂尖的六家存儲供應(yīng)商：Dell、EMC、HP、HDS、IBM和NetApp)今天支持硬件層的虛擬I/O加速。其通過Hypervisor層中的API接口，比如vStorage APIs for Array Integration(VAAI)，進(jìn)行部署。VAAI從Hypervisor卸除了一些“較重的”部分，讓存儲陣列以最佳方式來進(jìn)行核心操作，比如子LUN鎖定，卷拷貝以及數(shù)據(jù)清零。就在最近的vSphere5中，VMware補(bǔ)充了精簡回收特性，這使得Hypervisor可以從自動精簡配置的邏輯單元號中重新發(fā)布那些已經(jīng)刪除后的存儲，而非直接將數(shù)據(jù)寫入刪除后的數(shù)據(jù)塊。

　　將存儲管理工作移至陣列層可以實現(xiàn)諸多好處。首先，這降低了Hypervisor層的工作負(fù)載，降低處理器符合和存儲網(wǎng)絡(luò)層的傳輸量。其次，這種方式使得存儲陣列可以優(yōu)化并對I/O敏感的運(yùn)作進(jìn)行優(yōu)先級排序，這或許是陣列內(nèi)部優(yōu)化所能實現(xiàn)的最佳目標(biāo)。作為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的Hypervisor供應(yīng)商，VMware已經(jīng)開發(fā)了諸多種APIs，其中包括用于數(shù)據(jù)保護(hù)的vStorage APIs(VADP)以及存儲識別的vStorage APIs。VASA旨在提升可擴(kuò)展的存儲環(huán)境，提供Hypervisor存儲邏輯單元號的配置信息，如復(fù)制和性能參數(shù)。

　　針對性能的配置。虛擬環(huán)境中的I/O性能至關(guān)重要。通常來說，虛擬環(huán)境中有大量的隨機(jī)工作負(fù)載，這使得優(yōu)化I/O工作負(fù)載對于陣列而言更為困難。有一些技術(shù)可以用以性能的優(yōu)化，包括：

　　• 寬條帶化。該技術(shù)將I/O分布在盡可能多的物理磁盤上。寬條帶化一般通過使用大RAID組(需要注意出現(xiàn)磁盤故障時的重構(gòu)時間)或?qū)AID組連接到存儲池的方式實現(xiàn)。該技術(shù)適用于文件或數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)平臺。

　　• 動態(tài)分層。和任何其它存儲環(huán)境相似，虛擬服務(wù)器中也會存在I/O“熱點”數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)產(chǎn)生大量的I/O工作負(fù)載。熱點區(qū)域很難預(yù)測，因此提供動態(tài)分層技術(shù)的平臺可以提供一個動態(tài)的方式來確保最熱的數(shù)據(jù)駐留在最快的磁盤上。該技術(shù)在虛擬機(jī)從單個主鏡像中克隆時尤其有效。

　　使用自動精簡配置

　　虛擬環(huán)境中虛擬機(jī)相對容易創(chuàng)建，這使得存儲容量很容易就會失去控制。尤其是在按需供應(yīng)的環(huán)境中。自動精簡配置功能能夠使得磁盤空間只在數(shù)據(jù)真實從主機(jī)寫入磁盤后才被消耗，而不是被每個虛擬機(jī)預(yù)留出固定的容量。該特性可以部署在Hypervisor中，并且是存儲平臺中一種非常常見的選項。

　　使用供應(yīng)商提供的插件

　　幾乎絕大多數(shù)的企業(yè)級和中端存儲平臺都提供集中化管理的工具插件，比如VMware的vCenter。這為虛擬主機(jī)和存儲都提供了一個“單一的虛擬管理平臺”，在許多情況下存儲通過這種方式可以直接從vCenter控制臺中配置。對于沒有專職負(fù)責(zé)存儲的企業(yè)而言，這可以在很大程度上減少IT管理員的工作量。

　　為虛擬服務(wù)器定制的存儲

　　許多新興的存儲供應(yīng)商都已推出了專為虛擬服務(wù)器環(huán)境設(shè)計的硬件和軟件存儲解決方案。這其中包括Atlantis計算機(jī)公司，SolidFire、Tintri公司和Virsto軟件。從本質(zhì)上講這些產(chǎn)品都旨在應(yīng)對上述問題，包括隨即I/O等挑戰(zhàn)。

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