服務器虛擬化在提高效率、降低成本的同時，也使存儲容量大量增加，并使存儲全生命周期的成本大幅提高，同時帶來了復雜性。因此，在虛擬化環(huán)境中，使用新的技術(shù)優(yōu)化存儲，從而有效防止存儲容量的膨脹，就變得至關(guān)重要。

三年前，IBM系統(tǒng)存儲總經(jīng)理Andy Monshaw在演講時曾經(jīng)說過:“在2005年之前，數(shù)據(jù)量仍在可控范圍內(nèi)，因為在那個時候人們有能力預測明年將有多大的存儲需求。”但此后，由于數(shù)據(jù)量的急速上升、各種法律規(guī)定的不斷增多以及人們對數(shù)據(jù)的復雜度(比如數(shù)據(jù)挖掘)要求不斷提高，存儲需求開始劇烈增長。

本世紀初期，IT經(jīng)理們通過持續(xù)改進，基本上能夠控制成本，同時獲得較好的運營效果，如使用更好的維護方式和更充分地利用現(xiàn)有的存儲容量。但從2005年開始，數(shù)據(jù)量的增長速度迅速加快，控制成本變得越來越難，于是越來越多的IT經(jīng)理選擇了服務器和桌面計算機的虛擬化。

服務器與存儲間的矛盾

服務器虛擬化能夠使一臺物理服務器成為多個用戶的虛擬機，每個虛擬機不僅需要擁有20GB的操作系統(tǒng)空間，還需要自己的存儲空間、備份空間和存儲I/O。隨著越來越多的用戶要求運行各式各樣的應用程序，有越來越多的I/O密集進程啟動，使虛擬服務器變得雜亂無章。

改進的自動分配系統(tǒng)使配置新的虛擬機變得十分容易，幾分鐘就可以完成。許多企業(yè)目前擁有虛擬化革命以前十倍數(shù)量的操作系統(tǒng)。Gartner Group在其“2009企業(yè)存儲關(guān)鍵問題”報告中指出，自從“靈活的服務器虛擬化部署工具需要共享存儲以來，許多企業(yè)開始初次部署SAN和NAS……結(jié)果，存儲適配器突然之間變成了應用程序性能的瓶頸，在傳統(tǒng)的備份方式環(huán)境下問題尤其多。”這些問題包括:

●大量消耗存儲網(wǎng)絡空間;

●剩余存儲網(wǎng)絡資源緊張;

●備份數(shù)據(jù)激增;

●頻繁地需要增加新的存儲空間;

●存儲結(jié)構(gòu)、存儲管理、數(shù)據(jù)復制的復雜度增加。

服務器虛擬化使我們不得不將存儲在低成本、高容量磁盤驅(qū)動器中的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到SAN/NAS環(huán)境中，而往往使SAN/NAS每GB存儲量的成本更高。此時，存儲虛擬機可能會(很多情況下已經(jīng))帶來巨大的成本。由于維持存儲的全生命成本大約是購買價格的7倍，因此，使用新的技術(shù)在虛擬化環(huán)境中優(yōu)化存儲從而防止存儲膨脹，變得至關(guān)重要。

如何平衡與優(yōu)化

如果管理得當，虛擬化服務器環(huán)境中的SAN/NAS存儲配置能夠減少存儲數(shù)據(jù)的成本、提高性能、簡化操作。通常情況下，用戶可以優(yōu)化經(jīng)典的“cheaper-better-faster”三角形的兩個邊，但無法優(yōu)化全部的三個邊，因為目前還不存在“三贏”的方法。

下面我們將比較6種虛擬存儲管理技術(shù)，并評價哪種技術(shù)或混合技術(shù)能夠最佳地應付何種數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)。

良好的虛擬化服務器環(huán)境需要服務器工作小組、網(wǎng)絡工作小組和存儲工作小組緊密團結(jié)在一起。雖然這些部門可能會變得越來越專業(yè)化，但是為了建立平衡的服務器—存儲策略，每個工作組必須了解整體的優(yōu)先權(quán)、進程以及其他工作組的需求。使用虛擬服務器的存儲計劃需要系統(tǒng)能夠高效地滿足數(shù)據(jù)增長、成本控制和性能方面的需求。

下面是幾種節(jié)約存儲的方法，不得不說的是，其中沒有一種是完美的。

●虛擬機操作系統(tǒng)鏡像的重復數(shù)據(jù)刪除。刪除幾乎相同的操作系統(tǒng)鏡像數(shù)據(jù)，能夠極大地減少存儲空間的需求量。

●為虛擬機實施分層存儲。根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)的相對離散度、優(yōu)先權(quán)和訪問頻率，將其保存到不同的存儲層中。

●整合SAN。后面會討論到幾種簡化SAN的方法。

●考慮NAS。用NFS對虛擬機存儲和重復數(shù)據(jù)刪除簡化管理。

●使用快照功能。通過快照功能得到幾種完整操作系統(tǒng)鏡像的“黃金拷貝”，也就是它們的快照。這樣，大量的虛擬機都可以存儲在這幾個完整操作系統(tǒng)鏡像空間里。

●重復數(shù)據(jù)刪除備份。重復數(shù)據(jù)刪除備份在虛擬服務器環(huán)境中能夠帶來獨特的益處。

1. 操作系統(tǒng)鏡像的重復數(shù)據(jù)刪除

在虛擬環(huán)境中，每個操作系統(tǒng)鏡像的80%～90%是相同的。舉例來說，每位用戶的Windows啟動界面都是一樣的，在這些操作系統(tǒng)中，只有一些諸如主機名稱和注冊表數(shù)據(jù)等系統(tǒng)信息是不同的。而且，操作系統(tǒng)鏡像對磁盤I/O性能的影響也不大。目前，有些廠商提供主存儲器的重復數(shù)據(jù)刪除工具，使用該工具可以使操作系統(tǒng)鏡像的數(shù)量減少70%以上，而對使用性能影響很小。某著名存儲廠商還保證操作系統(tǒng)重復數(shù)據(jù)刪除功能可以減少至少50%的空間使用量。

案例 虛擬機存儲重復數(shù)據(jù)刪除得到了越來越廣泛的使用。如某大型保險公司擁有400TB以上的主存儲容量和200個虛擬服務器，每個虛擬服務器擁有20GB以上的操作系統(tǒng)鏡像。在對虛擬機操作系統(tǒng)鏡像進行重復數(shù)據(jù)刪除后，這家公司在今后三年之內(nèi)將節(jié)省75萬美元的成本。

2. 使用存儲分層

IT經(jīng)理們不僅會讓存儲工作團隊明確新的存儲需求量，還會確定未來存儲數(shù)據(jù)的類型。存儲工作團隊可以為這些不同類型的數(shù)據(jù)安排不同的存儲區(qū)域。有些訪問頻率較低的數(shù)據(jù)將被安排在訪問速度較慢的第三層，第三層存儲的成本比第一層要便宜5～7倍。訪問頻率更高的數(shù)據(jù)則被安排在第二層，比如應用程序及其相關(guān)數(shù)據(jù)。而訪問頻率最高的數(shù)據(jù)則被安排在第一層，這些數(shù)據(jù)往往是一些經(jīng)常改變的資料或者數(shù)據(jù)庫。

請注意，有些虛擬化工具，如VMware Site Recovery Manager (SRM)目前要求恢復單一虛擬機所有數(shù)據(jù)必須存儲在一個單獨的ESX存儲池中。

案例 某金融服務公司擁有超過300TB的存儲量，虛擬機環(huán)境雜亂無章。該公司將操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存放在便宜的第三層存儲中，將經(jīng)常使用的應用程序和用戶數(shù)據(jù)放在第二層和第一層。于是，公司70%的存儲量都存于第三層了，這比之前將所有虛擬機數(shù)據(jù)都存放在第一層里要減少75%的成本。

3. 整合SAN

過去的大型光纖通道SAN能夠支撐成百上千的物理服務器，而且每個光纖都有12個以上的交換機?，F(xiàn)在虛擬機服務器能夠以10∶1、15∶1、甚至20∶1的比例整合客戶賬戶。這種模式要求更寬、更快的數(shù)據(jù)管線和更少的端口，建立更均衡、更快的SAN。上世紀90年代，簡單雙向SAN架構(gòu)足可以應付中型以下企業(yè)的需求，而目前SAN的帶寬已經(jīng)達到8Gbps，這對性能的提高幫助很大。

有些虛擬化管理產(chǎn)品，如VMware ESX 3.x，并不支持存儲多路徑平衡，并且同一時間只支持一個I/O通道。VMware ESX 4.x現(xiàn)在允許第三方的多路徑軟件(如EMC的PowerPath VE)同時調(diào)用多個I/O路徑。這減少了至少50%的端口數(shù)量和帶寬需求，同時減少至少50%的成本。雖然高性能的端口可能更昂貴，但需要的數(shù)量變少了。

另一個選擇是N_Port virtualization (NPIV)，NPIV允許單一HBA支持多個虛擬主機總線適配器(vHBAs)。每個用戶操作系統(tǒng)在SAN中都擁有一個自己的ID，提高了可靠性和安全性。存儲管理員能夠使用現(xiàn)有工具觀察從虛擬服務器到存儲陣列的SAN進程。這給排查問題、I/O映射和容量規(guī)劃等工作帶來了方便。

4. 考慮NAS

除了使用管線通道或者基于SAN的iSCSI外，虛擬存儲還可以通過NFS在NAS硬件上實現(xiàn)。NAS設備為虛擬服務器提供隨時可以使用的文件系統(tǒng)，使對基于服務器的文件系統(tǒng)(如VMFS)不再有需求。有利就有弊，NAS相比SAN的缺點在于其安全性較低、速度較慢。不過如果部署得當，使用獨立VLAN和多個千兆以太網(wǎng)或萬兆以太網(wǎng)連接，NAS也能夠達到與光纖通道SAN同樣的安全性和速度，同時復雜度和成本更低。

NAS的優(yōu)勢包括:

●虛擬機服務器操作系統(tǒng)的重復數(shù)據(jù)刪除能夠顯著地減少存儲需求。該功能包含在某些廠商的NAS工具中，如EMC的Celerra和NetApp的FAS。

●現(xiàn)有的低成本千兆和萬兆以太網(wǎng)可以代替復雜和昂貴的光纖通道SAN。

●NAS管理起來更簡單。比如，存儲管理員能夠在不影響主機系統(tǒng)的情況下將NAS存儲擴展給虛擬服務器。而SAN則需要擴展LUN或創(chuàng)建和提供更多的LUN給服務器，這將擴展文件系統(tǒng)，于是不得不給其他的管理員主機帶來改變。

部署NAS需要的最佳方案和注意事項有:

●不要遠距離路由NAS，因為延遲問題會變得很嚴重;

●在UDP和超長幀上使用NFS v3，這會最大化發(fā)揮系統(tǒng)性能;

●可以考慮使用獨立的VLAN，保證安全性和傳輸?shù)莫毩⑿?

●VMware SRM只提供有限的NAS支持。

案例 某保健組織擁有200TB以上的主光纖通道存儲，在NAS上部署了VMware后，簡化了管理工作，本地操作系統(tǒng)重復數(shù)據(jù)刪除也變得容易了。這家組織大大地減少了原來使用SAN時候的虛擬服務器連接成本，也減少了支持虛擬機的存儲空間需求。

5. 使用快照功能

使用基于陣列的操作系統(tǒng)鏡像快照能夠快速經(jīng)濟地部署新的虛擬機，這一切只需要給虛擬機服務器提供可寫的、空間優(yōu)化的完整“黃金操作系統(tǒng)鏡像”快照。系統(tǒng)可以利用快照快速地建立新的虛擬機，節(jié)省大量的磁盤空間?？煺甄R像的更新存放在一個不同的位置，通常命名為“save-vol”或者“snap reserve”，每個操作系統(tǒng)鏡像均可分別更新，保持其獨特的個性化設置。通常，許多壓縮后的操作系統(tǒng)快照只需要幾個完整鏡像所需的空間。

這種方法的最佳方案是:頁面文件存儲在第一層和第二層中，而不是在基于快照的C盤，因為頁面文件改變很快，使用也很頻繁。

快照需要為每個虛擬機賬戶開辟一塊新的卷或者分離的NFS卷?！包S金操作系統(tǒng)鏡像”的更新檔并不會自動傳播到這些卷中。解決的方法有兩種:

一個是為每個基于快照的操作系統(tǒng)實例配置更新檔。這很簡單，但是空間使用效率不高，尤其是當save-vol越來越大時。

另一個是為“黃金鏡像”配置更新檔，然后用新的快照重新部署所有的操作系統(tǒng)實例。保存系統(tǒng)狀態(tài)信息(注冊表、程序文件、主機名稱等)為備份。相比第一種方法，這種方法的難度要大得多，但是保證了操作系統(tǒng)的標準和安全性，也能夠控制更新檔越來越大帶來的存儲需求增長。

操作系統(tǒng)鏡像快照的部署能夠節(jié)省大量的成本和預算。舉個例子來說，存儲100個完整的20GB操作系統(tǒng)鏡像拷貝需要2TB的存儲空間。如果每GB需要20美元，那么就需要4萬美元左右。使用快照鏡像能夠以20倍的比率壓縮存儲需求。相同的100份拷貝通過快照部署則只需要100GB的磁盤空間，成本降低至2000美元。

案例 一家大型出版企業(yè)擁有300TB的主存儲容量，使用陣列快照為海外作者和開發(fā)商提供操作系統(tǒng)鏡像，獲得了更快的速度、更高的靈活性，節(jié)省了空間和成本。由于這家企業(yè)的工作量隨著出版數(shù)量而改變，快速使其能夠迅速靈活地提供VDI桌面。

6. 備份存儲的重復數(shù)據(jù)刪除

如果虛擬鏡像中重復數(shù)據(jù)太多，那么使用重復數(shù)據(jù)刪除可以減少95%的備份存儲所需空間。備份數(shù)據(jù)重復數(shù)據(jù)刪除擁有很高的投資回報率，而幾乎沒有任何副作用。下列兩種方法在虛擬環(huán)境中都可以得到很好的效果:

基于主機的備份重復數(shù)據(jù)刪除(比如EMC的Avamar和Symantec的PureDisk)都能夠代替現(xiàn)有的備份軟件。主機重復數(shù)據(jù)刪除將消耗更少的網(wǎng)絡帶寬。

基于目標的重復數(shù)據(jù)刪除(比如Diligent Technologies、EMC的Data Domain unit、NetApp和 Quantum)實施起來更方便，而且與現(xiàn)有備份軟件相兼容，但不會降低網(wǎng)絡帶寬負載。

雖然標準磁帶備份相比磁盤和虛擬磁帶庫(VTL)備份更便宜，但當使用重復數(shù)據(jù)刪除工具達到100∶1的數(shù)據(jù)壓縮率時，重復數(shù)據(jù)刪除后的磁盤將接近磁帶的存儲能力。假設使用LTO-4磁帶備份數(shù)據(jù)，其成本為200美元/TB，那么，備份100TB的虛擬機數(shù)據(jù)就需要2萬美元。如果我們假設壓縮率為25∶1的重復數(shù)據(jù)刪除磁盤的成本大約為1萬美元/TB，則壓縮前的購買成本為10萬美元，這比磁帶成本高得多，而在100∶1的壓縮率下，這一成本下降至2.5萬美元，這幾乎與磁帶備份的價格差不多。從商業(yè)角度來看，使用重復數(shù)據(jù)刪除磁盤存儲擁有一定的經(jīng)濟性。

重復數(shù)據(jù)刪除磁盤存儲相比磁帶的優(yōu)點如下:

●災難恢復備份的復制成本更低;

●消耗的電能、占用空間和制冷需求更少，有益于保護環(huán)境;

●遠程復制時節(jié)省帶寬;

●相比磁帶來說減少了管理上的問題;

●通過SLA顯著地減少商業(yè)危險，同時相比磁帶擁有更快的恢復速度。

案例 現(xiàn)在備份數(shù)據(jù)重復刪除已經(jīng)非常常見。舉個例子來說:某大型區(qū)域性銀行組織擁有200TB以上的主磁盤存儲空間，支持的虛擬服務器有300～400個。使用基于源端的虛擬機備份重復數(shù)據(jù)刪除，系統(tǒng)幾乎取消了備份存儲系統(tǒng)、軟件及其維護，與此同時提高了系統(tǒng)的災難恢復能力。

鏈接

目標與選擇

首先，你需要確定在服務器虛擬化的存儲支持方面有哪些需要應付的挑戰(zhàn)。你的系統(tǒng)將在服務器虛擬化方面深入到什么程度?業(yè)務團隊和技術(shù)團隊都為這次改革準備好了嗎?你的服務器、存儲、網(wǎng)絡工作團隊互相協(xié)商解決平衡的問題了嗎?

然后，列出系統(tǒng)的需求、目標和優(yōu)先級。對于生產(chǎn)性部門、測試和開發(fā)部門以及一些業(yè)務關(guān)鍵性應用來說，優(yōu)先級的確定是比較困難的。一些調(diào)整參數(shù)和競爭環(huán)境也是至關(guān)重要的選擇因素。

在生產(chǎn)性部門，如果性能具有最高的優(yōu)先級，那么使用強大的SAN是最好的方案，但萬兆NAS架構(gòu)管理起來更加簡單，而分層存儲也是一個不錯的方案。

如果考慮方便和效率的話，那么，主存儲重復數(shù)據(jù)刪除、操作系統(tǒng)快照和備份重復數(shù)據(jù)刪除都是不錯的選擇。如果沒有遠距離路由的話，NAS解決方案將十分強大，而且方便管理。

如果成本是首要考慮的因素，那么將重復數(shù)據(jù)刪除、特定存儲分層和操作系統(tǒng)快照結(jié)合起來能夠組成一個最佳的方案。如果單從成本上來說，NAS的成本也很低。

在測試和開發(fā)部門，快照能提供方便的部署和再部署，主存儲的重復數(shù)據(jù)刪除能夠減少開發(fā)成本。

對于關(guān)鍵性應用來說，優(yōu)先考慮的應該是可靠性和適應性、災難恢復速度等，這種情況下應該使用SAN; 如果能夠結(jié)合操作系統(tǒng)的重復數(shù)據(jù)刪除和基于磁盤的備份存儲，優(yōu)勢將更加明顯。

總之，最終的目標還是滿足越來越大的數(shù)據(jù)量存儲需求，這需要使用高效的存儲管理和整合手段，平衡虛擬機服務器和VDI環(huán)境。

簡 訊

EMC助遼寧移動

建首個虛擬數(shù)據(jù)中心

本報訊EMC公司日前宣布，已經(jīng)成功為中國移動遼寧公司建設業(yè)內(nèi)首個虛擬化數(shù)據(jù)中心提供了全面的咨詢服務，包括虛擬化評估、虛擬化架構(gòu)設計和虛擬化遷移規(guī)劃設計。按照計劃，遼寧移動將于2010年5月初步建成虛擬化數(shù)據(jù)中心，成為國內(nèi)電信行業(yè)大型數(shù)據(jù)中心向虛擬化轉(zhuǎn)型，進一步向云計算轉(zhuǎn)型的開端。目前，遼寧移動網(wǎng)管中心所管理的數(shù)據(jù)中心承載了其OSS(運營支撐系統(tǒng))和MSS(管理支持系統(tǒng)) 的全部業(yè)務。數(shù)據(jù)中心規(guī)模龐大，數(shù)據(jù)量近百TB，服務器的數(shù)量和種類眾多，平臺各異，無法快速響應新業(yè)務需求，節(jié)能減排的任務越來越艱巨。為此，遼寧移動決定以虛擬化為起點，建設標準化、自動化和虛擬化的新一代綠色企業(yè)數(shù)據(jù)中心。從去年年底開始，EMC咨詢及專業(yè)服務部門分兩個階段為遼寧移動提供了全面的評估、設計和規(guī)劃服務。預計，遼寧移動該項目完成后，應用交付時間將從1個月縮短至72小時，TCO降低30%～50%。

QLogic推出首款

QDR InfiniBand模塊

本報訊QLogic近日推出業(yè)界首款四倍速率(QDR)InfiniBand pass-through模塊，進一步擴大了業(yè)內(nèi)四倍速率(QDR)InfiniBand解決方案產(chǎn)品系列。目前，該新型QLogic 12005-PT16 QDR pass-through模塊已經(jīng)應用于高性能計算(HPC)環(huán)境下的Dell PowerEdge刀片服務器，并可無縫集成到Dell PowerEdge M1000e機箱。12005-PT16通過擴展從服務器InfiniBand夾層卡到任意外置的行業(yè)標準InfiniBand交換機(包括QLogic 12000系列QDR交換機和導向器)的連接，為Dell刀片服務器提供了40Gb/s QDR InifiniBand的專用接口。該模塊提供了具有低延遲和靈活連接架構(gòu)選項的QDR線速性能，是用于典型集群的內(nèi)置刀片服務器交換機的又一經(jīng)濟高效的解決方案選擇。此新型模塊將刀片服務器直接同外部QDR InfiniBand核心交換機相連，從而消除了在大型集群中由于內(nèi)置交換機“躍點”所造成的延遲。