鄭朋飛　高淼　鄭朋舉

摘 要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展及公司業(yè)務(wù)逐漸走向快速、靈活、多變，河南中煙對(duì)于存儲(chǔ)解決方案的要求也更加靈活。通過對(duì)現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)的整合，構(gòu)建能夠支撐河南中煙未來業(yè)務(wù)發(fā)展的核心存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過雙活數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)，初步形成本地高業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案，保障煙草生產(chǎn)調(diào)度指揮體系的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)虛擬化；雙活；異構(gòu)存儲(chǔ)

中圖分類號(hào)：TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）22-0023-02

1 虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)的背景

根據(jù)建設(shè)時(shí)期和年代不同，以及一些歷史原因，不同的系統(tǒng)分別部署在不同的集群。每個(gè)集群都有相對(duì)獨(dú)立的服務(wù)器集群系統(tǒng)、SAN網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)系統(tǒng)。由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，管理水平的不斷增強(qiáng)，隨著與計(jì)算技術(shù)的不斷應(yīng)用，IT系統(tǒng)集中化進(jìn)程的加快，現(xiàn)有的存儲(chǔ)環(huán)境，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展的需要，主要問題如下：

1.1 現(xiàn)有存儲(chǔ)容量擴(kuò)展性不高

現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)都為各個(gè)廠商的中端存儲(chǔ)，存儲(chǔ)容量擴(kuò)展性不高，且在應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)量和復(fù)雜的容災(zāi)架構(gòu)的時(shí)候能力較弱，無法滿足未來數(shù)據(jù)中心的大數(shù)據(jù)量需求。

1.2 存儲(chǔ)孤島不利于數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理

目前，雖然在兩臺(tái)AMS2500上實(shí)現(xiàn)了重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對(duì)集中存儲(chǔ)，但仍存在現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)各自形成孤立的數(shù)據(jù)孤島，在資源統(tǒng)一管理上捉襟見肘。每套存儲(chǔ)系統(tǒng)只能利用自身的空間，而無法利用其它存儲(chǔ)的空間，造成很大的存儲(chǔ)資源浪費(fèi)和重復(fù)投資。

1.3 異構(gòu)存儲(chǔ)整合問題

現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)由不同廠商的不同存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)成，擴(kuò)容成本大，不同業(yè)務(wù)應(yīng)用和廠商的設(shè)備獨(dú)立擴(kuò)容，無法集中選擇性價(jià)比更高和服務(wù)更優(yōu)的產(chǎn)品；共享難，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)獨(dú)立使用存儲(chǔ)資源，即使其他存儲(chǔ)設(shè)備有閑置容量也無法加以利用，導(dǎo)致額外的容量浪費(fèi)；管理難，各廠商的存儲(chǔ)管理軟件互不兼容，無法統(tǒng)一管理，導(dǎo)致運(yùn)維難度大；業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)保護(hù)難，各廠商數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)多樣，部署新功能困難，成本高昂。

1.4 缺乏業(yè)務(wù)連續(xù)性

目前存儲(chǔ)系統(tǒng)的部署方式存沒有實(shí)現(xiàn)高可用性架構(gòu)，存在單點(diǎn)故障，不能夠有效的保護(hù)數(shù)據(jù)安全和業(yè)務(wù)連續(xù)性。

2 雙活虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對(duì)目前存儲(chǔ)系統(tǒng)存在的問題，通過構(gòu)建雙活存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的高可用性，并利用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)孤島和異構(gòu)存儲(chǔ)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一管理。

2.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

雙活存儲(chǔ)系統(tǒng)其中一臺(tái)使用智能異構(gòu)虛擬化功能，將現(xiàn)網(wǎng)兩臺(tái)磁盤陣列進(jìn)行接管，并通過LUN遷移功能，在保證原有上層業(yè)務(wù)無感知的情況下，把磁盤陣列中核心生產(chǎn)系統(tǒng)的LUN遷移到新購高端存儲(chǔ)上，利用新購存儲(chǔ)更好的性能，提升業(yè)務(wù)質(zhì)量，同時(shí)將非核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的LUN部署在原磁盤陣列上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)，使得整體資源合理利用。這樣通過存儲(chǔ)異構(gòu)虛擬化技術(shù)，接管現(xiàn)有存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的大整合，通過建立虛擬存儲(chǔ)資源池，統(tǒng)一為業(yè)務(wù)提供存儲(chǔ)空間服務(wù)，實(shí)現(xiàn)基于虛擬化的統(tǒng)一存儲(chǔ)平臺(tái)，完成存儲(chǔ)整合任務(wù)。

2.2 存儲(chǔ)虛擬化詳細(xì)設(shè)計(jì)

異構(gòu)虛擬化技術(shù)就是著眼于客戶的存量設(shè)備，為異構(gòu)設(shè)備提供豐富的異構(gòu)虛擬化功能。通過異構(gòu)接管功能降低用戶管理不同異構(gòu)陣列的復(fù)雜度并提升異構(gòu)LUN性能；通過提供異構(gòu)LUN在線遷移實(shí)現(xiàn)在不斷業(yè)務(wù)的情況下實(shí)現(xiàn)異構(gòu)LUN之間數(shù)據(jù)平滑的遷移；通過提供異構(gòu)遠(yuǎn)程復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)LUN間的容災(zāi)；通過提供異構(gòu)快照技術(shù)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)LUN的快速備份。

2.3 雙活存儲(chǔ)詳細(xì)設(shè)計(jì)

雙活存儲(chǔ)解決方案指兩個(gè)存儲(chǔ)均處于運(yùn)行狀態(tài)，可以同時(shí)承擔(dān)生產(chǎn)業(yè)務(wù)，從而提高數(shù)據(jù)中心的整體服務(wù)能力和系統(tǒng)資源利用率。

雙活數(shù)據(jù)中心解決方案為AA雙活架構(gòu)，以業(yè)界領(lǐng)先的OceanStor V3 HyperMetro功能為基礎(chǔ)，與Web、數(shù)據(jù)庫集群、負(fù)載均衡、傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)等組件相結(jié)合，為客戶提供100km內(nèi)的端到端雙活數(shù)據(jù)中心解決方案，確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)生設(shè)備故障、甚至單數(shù)據(jù)中心故障時(shí)，業(yè)務(wù)無感知，自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)RPO（Recovery Point Objective）=0，RTO（Recovery Time Objective）=0（RTO與應(yīng)用系統(tǒng)及部署方式有關(guān)）。

2.3.1 存儲(chǔ)層雙活架構(gòu)

（1）并行結(jié)構(gòu)。HyperMetro特性基于兩套存儲(chǔ)陣列實(shí)現(xiàn)AA（Active-Active）雙活，兩端陣列的雙活LUN數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，且雙端能夠同時(shí)處理應(yīng)用服務(wù)器的I/O讀寫請(qǐng)求，面向應(yīng)用服務(wù)器提供無差異的AA并行訪問能力。當(dāng)任何一臺(tái)磁盤陣列故障時(shí)，業(yè)務(wù)自動(dòng)無縫切換到對(duì)端存儲(chǔ)訪問，業(yè)務(wù)訪問不中斷。

（2）免網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)。HyperMetro雙活架構(gòu)無需額外部署虛擬化網(wǎng)關(guān)設(shè)備，直接使用兩套存儲(chǔ)陣列組成跨站點(diǎn)集群系統(tǒng)。最大支持32個(gè)存儲(chǔ)控制器，即兩套16控存儲(chǔ)陣列組建雙活關(guān)系。

（3）I/O訪問路徑。HyperMetro在應(yīng)用主機(jī)側(cè)，通過Ultra Path主機(jī)多路徑軟件，將兩臺(tái)存儲(chǔ)陣列上的雙活成員LUN聚合為一個(gè)雙活LUN，以多路徑vdisk方式對(duì)應(yīng)用程序提供I/O讀寫能力。應(yīng)用程序訪問vdisk時(shí)，Ultrapath根據(jù)選路模式，選擇最佳的訪問路徑，將I/O請(qǐng)求下發(fā)到存儲(chǔ)陣列。

2.3.2 高可靠技術(shù)

HyperMetro在繼承OceanStor存儲(chǔ)系統(tǒng)高可靠設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，全新設(shè)計(jì)了一些解決方案級(jí)高可靠技術(shù)，最大化提高了存儲(chǔ)雙活方案的可靠性。

（1）跨磁盤陣列集群。兩套獨(dú)立的存儲(chǔ)陣列組建成本地高可用集群，提供雙活存儲(chǔ)架構(gòu)，向應(yīng)用服務(wù)器提供無差異的并行訪問，處理應(yīng)用服務(wù)器的I/O請(qǐng)求。集群節(jié)點(diǎn)具有并發(fā)訪問能力。當(dāng)出現(xiàn)單個(gè)控制器故障時(shí)，其承接的業(yè)務(wù)將被切換到本陣列的其它工作控制器；當(dāng)陣列的工作控制器全故障時(shí)，則切換至另一個(gè)陣列。在跨磁盤陣列集群基礎(chǔ)上，HyperMetro以雙活Pair或雙活一致性組為單位提供服務(wù)和進(jìn)行狀態(tài)管理。

（2）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)鏡像。HyperMetro 通過實(shí)時(shí)鏡像功能，保證兩個(gè)存儲(chǔ)陣列之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步。主機(jī)寫操作通過實(shí)時(shí)鏡像技術(shù)同時(shí)寫入兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的雙活成員LUN，保持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)一致。

HyperMetro支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能。當(dāng)某些故障場(chǎng)景（如單套存儲(chǔ)故障）導(dǎo)致雙活Pair關(guān)系異常斷開時(shí)，HyperMetro通過記錄日志的方式，記錄主機(jī)新產(chǎn)生的寫I/O。當(dāng)故障恢復(fù)時(shí)，HyperMetro將自動(dòng)恢復(fù)雙活Pair關(guān)系，并且將所記錄的增量數(shù)據(jù)自動(dòng)同步到遠(yuǎn)端，無需全量同步所有數(shù)據(jù)，整個(gè)過程對(duì)主機(jī)“透明”，不會(huì)影響主機(jī)業(yè)務(wù)。

（3）跨磁盤陣列壞塊修復(fù)。硬盤在使用過程中可能因?yàn)榈綦姷犬惓Ｇ闆r出現(xiàn)壞塊，如果是可修復(fù)錯(cuò)誤但是本端已經(jīng)無法修復(fù)時(shí)，HyperMetro將自動(dòng)從遠(yuǎn)端陣列獲取數(shù)據(jù)，修復(fù)本地?cái)?shù)據(jù)盤的壞塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。

（4）沖裁設(shè)計(jì)。當(dāng)提供雙活LUN的兩套陣列之間的鏈路故障時(shí)，陣列已經(jīng)無法實(shí)時(shí)鏡像同步，此時(shí)只能由其中一套陣列繼續(xù)提供服務(wù)。為了保證數(shù)據(jù)一致性，HyperMetro通過仲裁機(jī)制決定由哪套存儲(chǔ)繼續(xù)提供服務(wù)。

2.3.3 高性能技術(shù)

在雙活鏡像數(shù)據(jù)的初始同步或者恢復(fù)過程中的增量同步過程中，差異數(shù)據(jù)塊通常有大量的零數(shù)據(jù)塊，無需逐塊復(fù)制，通過硬件芯片，對(duì)數(shù)據(jù)拷貝源端進(jìn)行快速識(shí)別，找出零數(shù)據(jù)，在拷貝過程中，對(duì)全零數(shù)據(jù)特殊標(biāo)識(shí)，只傳輸一個(gè)較小的特殊頁面到對(duì)端，不再全量傳輸。該技術(shù)可有效減少同步數(shù)據(jù)量，減少帶寬消耗，縮短同步時(shí)間。

2.4 原有存儲(chǔ)系統(tǒng)利舊使用

對(duì)于原有的存儲(chǔ)系統(tǒng)可以分兩類來用：對(duì)于購置時(shí)間較長(zhǎng)和性能不高的存儲(chǔ)系統(tǒng)用來組件集中備份系統(tǒng)。對(duì)于性能較好的2臺(tái)原核心存儲(chǔ)，用新購置的華為OceanStor 18500 V3存儲(chǔ)系統(tǒng)的異構(gòu)存儲(chǔ)虛擬化功能進(jìn)行接管，繼續(xù)作為生產(chǎn)存儲(chǔ)使用，可以存儲(chǔ)一些非關(guān)鍵應(yīng)用的數(shù)據(jù)。

3 實(shí)施效果

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，利用雙活存儲(chǔ)解決方案提供了存儲(chǔ)系統(tǒng)的高可用性架構(gòu)，雙活存儲(chǔ)的高可用性架構(gòu)消除了數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)的單點(diǎn)故障，當(dāng)任一存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一存儲(chǔ)系統(tǒng)可自動(dòng)接管業(yè)務(wù)，能夠充分保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)連續(xù)性，任意單個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無丟失，業(yè)務(wù)系統(tǒng)不會(huì)中斷。雙活存儲(chǔ)解決方案還提供了全自動(dòng)的故障處理機(jī)制，故障切換無需人工干預(yù)，大幅降低容災(zāi)系統(tǒng)維護(hù)成本，使得維護(hù)與管理變得更加規(guī)范。并通過對(duì)現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)的整合，充分利用現(xiàn)有資源，構(gòu)建能夠支撐河南中煙未來業(yè)務(wù)發(fā)展的核心存儲(chǔ)系統(tǒng)，初步形成本地高業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案，保障河南中煙應(yīng)用系統(tǒng)的安全運(yùn)行。