服務器虛擬化環境下的存儲管理工作

　　隨著虛擬化技術逐步成為服務器和桌面系統優化的主流技術，存儲成為高擴展性的虛擬化解決方案之中最為關鍵的部分。離開了集中化的存儲系統，一些關鍵特性，諸如在線的虛擬機遷移，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。服務器和其使用的存儲系統之間的關系由于虛擬化技術變得更為復雜。抽象層的出現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，比如虛擬磁盤驅動器(VHDs)和虛擬機驅動器(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境中為上層提供相應的存儲資源。

　　關于挑戰

　　虛擬化帶來了新的操作上的麻煩。由于許多虛擬機可以存在于同一個存儲卷邏輯單元號中，虛擬服務器和虛擬桌面的I/O特性更為隨機，難以預測。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能夠在虛擬機遷移時為存儲體系架構提供大量的I/O吞吐量。同樣，由于虛擬機的拷貝、克隆及其它在環境之中的復制等操作，虛擬化會加強存儲的利用率。

　　我們同時還要考慮到許多大型企業中的運營結構。隨著IT基礎架構的增長，各種存儲、網絡、服務器和數據庫更趨向于分割成各個獨立的部分。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

　　在虛擬化環境中實現高效地存儲管理需要滿足兩項基本條件：容量和性能。當然在非虛擬化環境中這兩項也非常之重要，性能是虛擬存儲設計中的首要考慮因素，對整個虛擬化體系架構的運營會產生重要的影響。在非虛擬化環境中，單個邏輯單元號的延遲響應一般只會影響連接其的某一臺主機;而一個支持眾多虛擬機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之中(VDI)。在這里，存儲管理員可以考慮以下一些策略。

　　應用硬件加速和API。許多供應商(包括頂尖的六家存儲供應商：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行核心操作，比如子LUN鎖定，卷拷貝以及數據清零。就在最近的vSphere5中，VMware補充了精簡回收特性，這使得Hypervisor可以從自動精簡配置的邏輯單元號中重新發布那些已經刪除后的存儲，而非直接將數據寫入刪除后的數據塊。

　　將存儲管理工作移至陣列層可以實現諸多好處。首先，這降低了Hypervisor層的工作負載，降低處理器符合和存儲網絡層的傳輸量。其次，這種方式使得存儲陣列可以優化并對I/O敏感的運作進行優先級排序，這或許是陣列內部優化所能實現的最佳目標。作為業內領先的Hypervisor供應商，VMware已經開發了諸多種APIs，其中包括用于數據保護的vStorage APIs(VADP)以及存儲識別的vStorage APIs。VASA旨在提升可擴展的存儲環境，提供Hypervisor存儲邏輯單元號的配置信息，如復制和性能參數。

　　針對性能的配置。虛擬環境中的I/O性能至關重要。通常來說，虛擬環境中有大量的隨機工作負載，這使得優化I/O工作負載對于陣列而言更為困難。有一些技術可以用以性能的優化，包括：

　　• 寬條帶化。該技術將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(需要注意出現磁盤故障時的重構時間)或將RAID組連接到存儲池的方式實現。該技術適用于文件或數據塊的數據平臺。

　　• 動態分層。和任何其它存儲環境相似，虛擬服務器中也會存在I/O“熱點”數據，這種數據產生大量的I/O工作負載。熱點區域很難預測，因此提供動態分層技術的平臺可以提供一個動態的方式來確保最熱的數據駐留在最快的磁盤上。該技術在虛擬機從單個主鏡像中克隆時尤其有效。

　　使用自動精簡配置

　　虛擬環境中虛擬機相對容易創建，這使得存儲容量很容易就會失去控制。尤其是在按需供應的環境中。自動精簡配置功能能夠使得磁盤空間只在數據真實從主機寫入磁盤后才被消耗，而不是被每個虛擬機預留出固定的容量。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。

　　使用供應商提供的插件

　　幾乎絕大多數的企業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。對于沒有專職負責存儲的企業而言，這可以在很大程度上減少IT管理員的工作量。

　　為虛擬服務器定制的存儲

　　許多新興的存儲供應商都已推出了專為虛擬服務器環境設計的硬件和軟件存儲解決方案。這其中包括Atlantis計算機公司，SolidFire、Tintri公司和Virsto軟件。從本質上講這些產品都旨在應對上述問題，包括隨即I/O等挑戰。

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