文/中橋國際調(diào)研咨詢

分析師淺析虛擬化參考架構(gòu)

文/中橋國際調(diào)研咨詢

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在未來18個(gè)月，中國市場(chǎng)虛擬化部署占比將超過80%。數(shù)據(jù)中心正快速從傳統(tǒng)以物理為核心，向虛擬數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算中心演進(jìn)。在這一過程中，如何滿足業(yè)務(wù)關(guān)鍵應(yīng)用的部署、性能、可用性和管理效率的需求，給用戶帶來很大挑戰(zhàn)。中橋國際咨詢調(diào)研（下面簡稱“中橋”）結(jié)合中國市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)，對(duì)于在數(shù)據(jù)中心演進(jìn)過程中，IT面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了簡單的分析，并通過HP 3cV（3PAR、HP刀片服務(wù)器和VMware軟件組成虛擬化方案）藍(lán)圖參考架構(gòu)方案為用戶展現(xiàn)IT虛擬化參考架構(gòu)的價(jià)值優(yōu)勢(shì)。

虛擬化給傳統(tǒng) IT帶來的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)中心演進(jìn)過程中，用戶會(huì)持續(xù)運(yùn)行在物理、虛擬和云計(jì)算的混合環(huán)境下。虛擬化技術(shù)可以將服務(wù)器和存儲(chǔ)資源的利用率從傳統(tǒng)的20%-30%提高到80%以上。但與此同時(shí)，虛擬化也增加了應(yīng)用部署和資源管理的復(fù)雜性。中橋2013年6月針對(duì)中國455名最終用戶的調(diào)查顯示（圖1），提高IT對(duì)業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度（27.3%）被受訪者列為第一大IT挑戰(zhàn)。在這種高度混合的IT環(huán)境下，企業(yè)IT架構(gòu)的管理效率直接決定著IT的響應(yīng)速度。

圖1 企業(yè)面臨的IT挑戰(zhàn)（來源：關(guān)于數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)部署和趨勢(shì)的調(diào)查，中橋調(diào)研咨詢，2013年6月）

圖2 新應(yīng)用的部署和系統(tǒng)調(diào)優(yōu)耗時(shí)（來源：關(guān)于數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)部署和趨勢(shì)的調(diào)查，中橋調(diào)研咨詢，2013年6月）

中橋針對(duì)中國用戶的新應(yīng)用部署和IT系統(tǒng)調(diào)優(yōu)（即IT資源配置和調(diào)整，確保IT系統(tǒng)處于運(yùn)行最佳狀態(tài)）的調(diào)查進(jìn)一步量化了導(dǎo)致IT對(duì)業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度慢的因素。調(diào)查結(jié)果顯示（圖2），采用傳統(tǒng)IT架構(gòu)，68.2%的受訪者表示架構(gòu)部署（不包括應(yīng)用部署和調(diào)優(yōu)）需要3個(gè)月以上時(shí)間，59%的受訪者聲稱需要3個(gè)月以上時(shí)間進(jìn)行應(yīng)用部署和系統(tǒng)調(diào)優(yōu)。這意味著，在傳統(tǒng)IT架構(gòu)環(huán)境下，超過半數(shù)的企業(yè)需要6個(gè)月以上時(shí)間來完成應(yīng)用部署和IT系統(tǒng)調(diào)優(yōu)。相對(duì)于其它企業(yè)規(guī)模，企業(yè)級(jí)用戶所占比例更高（69.7%需要3個(gè)月以上部署時(shí)間，63.3%需要3個(gè)月以上調(diào)優(yōu)時(shí)間），IT對(duì)業(yè)務(wù)的響應(yīng)時(shí)間制約著業(yè)務(wù)效率的提升。

總而言之，在虛擬化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析和移動(dòng)互聯(lián)的驅(qū)動(dòng)下，數(shù)據(jù)和信息快速成為企業(yè)核心業(yè)務(wù)資源。傳統(tǒng)IT架構(gòu)不僅部署和調(diào)優(yōu)耗時(shí)長，以應(yīng)用為核心資源配置和管理效率低下，并且管理復(fù)雜，業(yè)務(wù)穩(wěn)定性和安全性很難得到保證，更不用談運(yùn)維成本高。因此，越來越多的用戶考慮對(duì)IT架構(gòu)進(jìn)行整合，以提高應(yīng)用部署效率，并簡化系統(tǒng)管理。

評(píng)估IT參考架構(gòu)的因素

在數(shù)據(jù)中心演進(jìn)過程中，為了降低IT架構(gòu)部署的復(fù)雜性，提高通過IT創(chuàng)造價(jià)值的能力，越來越多的中國用戶選擇IT參考架構(gòu)。參考架構(gòu)在加快IT對(duì)業(yè)務(wù)響應(yīng)速度的同時(shí)，提高整個(gè)IT架構(gòu)的彈性和可靠性，滿足各型應(yīng)用不斷提升的性能需求。中橋分析師認(rèn)為，評(píng)估IT參考架構(gòu)的主要因素包括：

● 快捷、易用：應(yīng)用多元化成為企業(yè)通過IT提升業(yè)務(wù)服務(wù)能力和競爭力的重要舉措。迅速部署應(yīng)用，簡化數(shù)據(jù)中心演進(jìn)過程中IT架構(gòu)的管理，是確保企業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵。企業(yè)需要的IT參考架構(gòu)，應(yīng)該能夠經(jīng)濟(jì)、高效地提升IT對(duì)業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度；根據(jù)不同應(yīng)用SLA需求，動(dòng)態(tài)配置存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)按需QoS（服務(wù)質(zhì)量）；同時(shí)，通過自動(dòng)負(fù)載均衡，保證在線容量擴(kuò)展不影響業(yè)務(wù)運(yùn)行，且維持應(yīng)用性能的穩(wěn)定性。

圖3 3cV公用計(jì)算藍(lán)圖方案

● 靈活、高效：實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)高擴(kuò)展性的服務(wù)層和多協(xié)議的支持，無需過度配置資源、增加管理或中斷應(yīng)用，為所有的工作負(fù)載提供穩(wěn)定的高性能；無需調(diào)試或增加額外的設(shè)備，可以針對(duì)不同的用戶群做安全或高服務(wù)級(jí)別設(shè)定；無需額外的系統(tǒng)或管理及對(duì)組件級(jí)過分依賴。提供靈活的技術(shù)選擇，讓用戶可以根據(jù)需求選擇磁盤或全閃存技術(shù)，滿足IOPs和低延遲需求。

● 彈性、可靠：對(duì)于企業(yè)級(jí)用戶，可靠性是選擇一級(jí)存儲(chǔ)最重要的指標(biāo)之一。對(duì)于一級(jí)存儲(chǔ)環(huán)境以及虛擬化和云計(jì)算環(huán)境，存儲(chǔ)的可靠性直接影響到業(yè)務(wù)連續(xù)性和安全性。為了保證業(yè)務(wù)“永遠(yuǎn)在線”，隨時(shí)滿足工作負(fù)載對(duì)性能的需求，企業(yè)級(jí)用戶開始尋求更可靠的存儲(chǔ)架構(gòu)和更智能的技術(shù)，最大化數(shù)據(jù)的可用性和可靠性。

● 高性能：虛擬化帶來服務(wù)器使用效率的提升，同時(shí)又要求存儲(chǔ)提供更高的IO和帶寬，以滿足多個(gè)虛擬機(jī)對(duì)存儲(chǔ)的性能需求。IT參考架構(gòu)需要存儲(chǔ)能夠自動(dòng)進(jìn)行負(fù)載均衡，動(dòng)態(tài)分配容量和性能，以滿足突發(fā)流量的各種需求；且根據(jù)不同數(shù)據(jù)的不同生命周期來進(jìn)行存儲(chǔ)資源的分配，盡可能提高存儲(chǔ)資源利用率。

●連續(xù)（雙活）：業(yè)務(wù)連續(xù)性對(duì)于企業(yè)運(yùn)營至關(guān)重要。用戶在評(píng)估IT架構(gòu)的業(yè)務(wù)連續(xù)性時(shí)，不僅要考慮利用各種容災(zāi)技術(shù)來降低成本；同時(shí)，要確保硬件故障不會(huì)影響業(yè)務(wù)的正常運(yùn)營。

3cV公用計(jì)算藍(lán)圖方案

3cV公用計(jì)算藍(lán)圖方案通過HP 3PAR公用存儲(chǔ)、HP刀片服務(wù)器和VMware虛擬化軟件，打造一款靈活、經(jīng)濟(jì)、可靠且管理簡單的虛擬化IT參考架構(gòu)。3cV公用計(jì)算藍(lán)圖方案通過預(yù)調(diào)優(yōu)，縮短虛擬化應(yīng)用部署和IT資源調(diào)優(yōu)所需的時(shí)間。該方案還可根據(jù)客戶需求，進(jìn)行量身定制，最大程度降低了整個(gè)過程所需的時(shí)間和管理資源。同時(shí)，該方案還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中、統(tǒng)一、透明管理，降低了虛擬化和云計(jì)算演進(jìn)過程的管理復(fù)雜性。通過與VMware的數(shù)據(jù)保護(hù)和容災(zāi)功能整合，提高虛擬化和云計(jì)算環(huán)境業(yè)務(wù)連續(xù)性和數(shù)據(jù)安全性。

3cV對(duì)于IT管理者的價(jià)值

● 快捷、在線擴(kuò)展：3cV作為得以驗(yàn)證的參考架構(gòu)，能夠根據(jù)用戶需求量身定制，并進(jìn)行了預(yù)裝機(jī)調(diào)優(yōu)，最大限度地提高了虛擬化IT架構(gòu)的部署效率。所采用的HP 3PAR存儲(chǔ)橫向擴(kuò)展和刀片服務(wù)器的節(jié)點(diǎn)計(jì)算方式，通過自動(dòng)負(fù)載均衡保證容量、性能的在線擴(kuò)展而不影響業(yè)務(wù)運(yùn)營。同時(shí)虛擬機(jī)組配置功能，大幅度簡化了虛擬機(jī)存儲(chǔ)配置復(fù)雜度。

● 集中、統(tǒng)一、透明管理：3cV通過與VMware的各種管理功能緊密整合，提高了虛擬化部署的管理和運(yùn)維效率，加快了IT服務(wù)交付。

● 高性能、業(yè)務(wù)連續(xù)：3cV中3PAR獨(dú)有的主動(dòng)網(wǎng)格控制器技術(shù)結(jié)合一致性緩存，通過子邏輯單元寬條帶化，避免了熱點(diǎn)數(shù)據(jù)可能帶來的性能瓶頸。此外，數(shù)據(jù)和信息的分流還保證了混合負(fù)載的性能。3PAR全閃存技術(shù)為高IOPs提供高效技術(shù)選擇。此外，3PAR Peer架構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)虛擬卷跨不同存儲(chǔ)甚至于不同站點(diǎn)的遷移，保證硬件故障不影響業(yè)務(wù)連續(xù)性。3cV方案采用高冗余架構(gòu)，保證業(yè)務(wù)連續(xù)。通過與VMware業(yè)務(wù)連續(xù)性和數(shù)據(jù)保護(hù)功能緊密整合，結(jié)合其自動(dòng)精簡，iSCSI復(fù)制，主機(jī)卸載功能，3PAR大大降低虛擬化業(yè)務(wù)連續(xù)性對(duì)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源需求。

3cV對(duì)業(yè)務(wù)管理者的價(jià)值

● 業(yè)務(wù)對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)：3cV通過大幅度提高虛擬化應(yīng)用部署和管理效率，加快了業(yè)務(wù)對(duì)市場(chǎng)響應(yīng)速度。

● 業(yè)務(wù)處理能力和連續(xù)性：3cV參考架構(gòu)通過HP 3PAR服務(wù)器革新的全網(wǎng)格架構(gòu)、子邏輯單元寬條帶化，提供了彈性、高效、靈活的存儲(chǔ)，很好地滿足了各種OLTP和OLAP的性能需求；通過增加控制器節(jié)點(diǎn)，優(yōu)化業(yè)務(wù)處理能力的同時(shí)，保證了高虛擬機(jī)密度環(huán)境下，生產(chǎn)應(yīng)用性能的穩(wěn)定性；同時(shí)，故障切換功能保證了企業(yè)業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

● 業(yè)務(wù)可拓展空間：如何能增加產(chǎn)品和服務(wù)種類，快速捕捉新興市場(chǎng)空間，通過優(yōu)化用戶體驗(yàn)提高優(yōu)質(zhì)資源持有率，是企業(yè)得以發(fā)展的根基。3cV不僅提高應(yīng)用部署速度，同時(shí)讓用戶通過節(jié)點(diǎn)方式快速在線擴(kuò)展；自動(dòng)化負(fù)載均衡保證了擴(kuò)展過程不影響業(yè)務(wù)運(yùn)行。同時(shí)，通過聯(lián)合存儲(chǔ)架構(gòu)，跨不同HP 3PAR設(shè)備實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，保證業(yè)務(wù)拓展所需要的IT資源和應(yīng)用性能。

3cV參考架構(gòu)技術(shù)淺析

3cV快速部署和簡單管理

在虛擬環(huán)境下，存儲(chǔ)的部署速度和管理的簡易性是關(guān)鍵。3cV解決方案的組件（3PAR、HP刀片服務(wù)器和VM-ware軟件）不僅易于安裝，配置和管理也非常輕松。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，測(cè)試人員使用直觀、簡單的工具和流程，僅僅在一個(gè)多小時(shí)內(nèi)便安裝、配置完畢，并準(zhǔn)備運(yùn)行HP刀片服務(wù)器和虛擬機(jī)。HP 3PAR管理控制臺(tái)僅需采取少量的操作，則可享受完整的功能和系統(tǒng)管理。有了3cV，各企業(yè)均可將傳統(tǒng)IT架構(gòu)需要幾個(gè)月時(shí)間才能完成的虛擬化IT架構(gòu)部署，降低到以周或天來計(jì)算。不僅大幅降低管理的復(fù)雜程度和成本，同時(shí)提高了IT對(duì)業(yè)務(wù)的響應(yīng)速度和支撐能力。

與VMware集中統(tǒng)一管理

3cV通過與VMware的各種管理功能緊密整合，提高了虛擬化部署的管理和運(yùn)維效率。

● VMware VAAI整合：HP 3PAR管理軟件插件讓用戶可以通過VMware VAAI實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一管理，使管理員可以清楚了解存儲(chǔ)資源以及各個(gè)虛擬機(jī)的位置，還有各個(gè)存儲(chǔ)卷的QoS特性。通過VAAI管理界面整合，HP 3PAR在提高虛擬化存儲(chǔ)資源共享的同時(shí)，確保應(yīng)用和數(shù)據(jù)的安全設(shè)定。HP 3PAR的“零檢測(cè)”自動(dòng)精簡技術(shù)，讓用戶在使用VAAI的Fast Copy功能的同時(shí)，結(jié)合HP 3PAR持續(xù)精簡技術(shù)，大幅度降低I/O和存儲(chǔ)容量需求。

●VMware VASA簡化3cV部署管理：通過與VMware API（VASA）整合，HP 3PAR用戶可以透明監(jiān)控、管理如下信息：包括存儲(chǔ)運(yùn)行狀況、配置、容量和精簡配置，磁盤陣列功能特性（如快照、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、復(fù)制狀態(tài)、RAID級(jí)別以及精簡配置還是厚配置），以及狀態(tài)（運(yùn)行狀況、故障排除等）；以及在創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)根據(jù)底層磁盤的容量、性能和功能等來進(jìn)行存儲(chǔ)資源選擇。

●與VMware恢復(fù)管理器（Recovery Manager）整合：HP 3PAR采用的后臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)的快照能力，可以創(chuàng)建上百個(gè)VMware基于存儲(chǔ)的快照，以用于快速的在線恢復(fù)，從而消除了對(duì)服務(wù)器物理資源的爭用。同時(shí)，用戶為每個(gè)虛擬拷貝設(shè)定不同保持周期，滿足不同數(shù)據(jù)和應(yīng)用的個(gè)性化需求。此外，HP 3PAR VMware恢復(fù)管理器可以與VM-ware的快照技術(shù)結(jié)合，充分利用VM-ware快照將內(nèi)存數(shù)據(jù)先寫入硬盤的特點(diǎn)，再觸發(fā)HP 3PAR的快照，這樣確保了VM數(shù)據(jù)在HP 3PAR快照產(chǎn)生后的數(shù)據(jù)一致性。

3cV確保各種應(yīng)用的虛擬化性能

●高OLTP性能：企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算環(huán)境下，虛擬機(jī)數(shù)量通常以千計(jì)算，且常常多用戶和大量不同應(yīng)用并發(fā)進(jìn)行，這就對(duì)應(yīng)用性能提出了苛刻的要求，尤其是一層應(yīng)用的OLTP性能。傳統(tǒng)存儲(chǔ)環(huán)境下，一般是一條訪問路徑，或者在A-A模式下有兩條訪問路徑，這就限制了整個(gè)系統(tǒng)對(duì)并行訪問的處理能力。HP 3PAR公用存儲(chǔ)控制器采用獨(dú)特的全網(wǎng)狀架構(gòu)，多個(gè)控制器以網(wǎng)狀方式連接，所有工作負(fù)載動(dòng)態(tài)分布在所有的磁盤、節(jié)點(diǎn)、通道、緩存和端口上，每個(gè)邏輯卷都可以通過任何一個(gè)控制器來訪問。這樣，整個(gè)系統(tǒng)就可以有多個(gè)訪問路徑同時(shí)工作，以確保并發(fā)訪問的高性能，滿足企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算環(huán)境多個(gè)并行應(yīng)用的存儲(chǔ)性能需求。同時(shí)，HP 3PAR全閃存方案讓用戶結(jié)合全網(wǎng)格架構(gòu)和全閃存滿足對(duì)IOPs和低延遲要求苛刻的應(yīng)用環(huán)境的需求。

●高混合負(fù)載性能：存儲(chǔ)在虛擬化下的混合負(fù)載性能也很關(guān)鍵。傳統(tǒng)存儲(chǔ)環(huán)境下，存儲(chǔ)控制器需要同時(shí)負(fù)載控制通路和數(shù)據(jù)通路，這往往會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)資源的爭用，從而帶來性能波動(dòng)或下降。而3cV采用的HP 3PAR存儲(chǔ)系統(tǒng)，控制信息由控制器CPU來處理，數(shù)據(jù)部分由專用的ASIC來處理，這避免了傳統(tǒng)存儲(chǔ)的資源爭用導(dǎo)致的性能不穩(wěn)定，提高了控制器的處理能力，滿足了企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算用戶對(duì)性能的苛刻需求。并且，HP 3PAR ASIC能夠同時(shí)支持IO密集型應(yīng)用和高帶寬應(yīng)用，從而保證了混合負(fù)載的高性能。

●無熱點(diǎn)性能問題：傳統(tǒng)存儲(chǔ)的RAID通常是以單個(gè)磁盤為粒度來建立，RAID被限制在有限的幾個(gè)磁盤上，不能充分發(fā)揮每個(gè)磁盤的所有資源。當(dāng)主機(jī)對(duì)一個(gè)較小的卷進(jìn)行密集訪問時(shí)，只能訪問到有限的幾個(gè)磁盤，這就造成磁盤訪問瓶頸，導(dǎo)致磁盤熱點(diǎn)。而HP 3PAR陣列采用三級(jí)虛擬映射機(jī)制，將物理磁盤映射為條塊（chunklet），條塊映射為邏輯磁盤，構(gòu)成RAID，邏輯磁盤映射為虛擬卷。這種三級(jí)虛擬映射可以把訪問數(shù)據(jù)均勻地分布在系統(tǒng)所有的資源上，以充分利用細(xì)粒度的虛擬化功能并提供超高性能。同時(shí)，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整系統(tǒng)資源，以應(yīng)對(duì)突發(fā)流量的要求。

●3cV優(yōu)化資源利用率：HP 3PAR基于ASIC的精簡技術(shù)包括精簡配置、精簡轉(zhuǎn)換和精簡持續(xù)，可以實(shí)現(xiàn)3種不同的精簡功能，以完全自動(dòng)化的方式實(shí)現(xiàn)容量精簡，同時(shí)結(jié)合HP 3PAR精簡感知技術(shù)對(duì)ILM過程中的其它應(yīng)用精簡（如復(fù)制、Full-Copy、Virtual Copy），并持續(xù)保持精簡狀態(tài)，最大限度地降低閑置空間的存儲(chǔ)容量消耗。HP 3PAR的“零檢測(cè)”功能能夠確保只有實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)會(huì)占用存儲(chǔ)容量，從而提高了存儲(chǔ)資源利用率。與其它精簡技術(shù)不同的是，HP 3PAR還具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)容量回收功能。HP 3PAR內(nèi)置的精簡引擎不僅可以回收已部署的閑置存儲(chǔ)空間，還可以對(duì)虛擬機(jī)退役后的空間進(jìn)行回收，從而提高了虛擬機(jī)生命周期的存儲(chǔ)資源利用率。

●高可用和高連續(xù)性：HP 3PAR通過全冗余架構(gòu)，結(jié)合熱插拔、快速恢復(fù)、一致性緩存和自動(dòng)旁路控制，以及HP 3PAR Peer Motion架構(gòu)，保證了系統(tǒng)的高可用性，且任意控制器節(jié)點(diǎn)故障、硬盤故障和站點(diǎn)故障，可以進(jìn)行故障切換而不影響正常業(yè)務(wù)運(yùn)營，確保了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。HP 3PAR Peer Motion還可以讓用戶實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)卷跨設(shè)備，跨數(shù)據(jù)中心甚至于跨地域的在線遷移，從而確保了數(shù)據(jù)的高可用性。

小結(jié)

在信息化時(shí)代，提升IT對(duì)業(yè)務(wù)的支撐能力是保持業(yè)務(wù)核心競爭力的關(guān)鍵。3cV公用計(jì)算藍(lán)圖方案是一款經(jīng)過驗(yàn)證的靈活、經(jīng)濟(jì)、可靠且管理簡單的虛擬化IT參考架構(gòu)，客戶能夠按照自身的需求來進(jìn)行部署，最大限度地降低了從方案選擇、配置，到調(diào)優(yōu)整個(gè)過程的復(fù)雜性。3cV讓傳統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)部署的3到6個(gè)月，降低到一周或天機(jī)算。此外，用戶通過3cV實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中、透明和統(tǒng)一管理，降低了虛擬化和云計(jì)算演進(jìn)過程中，系統(tǒng)運(yùn)維和管理的復(fù)雜性。結(jié)合著3PAR的適應(yīng)性優(yōu)化軟件，3cV讓用戶可以為業(yè)務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用設(shè)定服務(wù)水平質(zhì)量（QoS）級(jí)別，保證業(yè)務(wù)關(guān)鍵型負(fù)載資源優(yōu)先級(jí)，確保用戶從虛擬化到云計(jì)算演進(jìn)過程，業(yè)務(wù)關(guān)鍵應(yīng)用性能的穩(wěn)定性和安全性。