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【www.hj8828.com】虚拟化技术(2)——存储虚拟化

服务器虚拟化在Windows计算领域伴随我们已有大约十年之久了。在这期间,许多小公司积极采用这项技术,以便更充分地发掘服务器的价值,同时为了提高存储效率。在一些情况下,服务器虚拟化为小公司业主带来的好处显而易见。但是对其他中小企业来说,可能不建议使用虚拟化技术。据CDW公司最近的一项调查显示,如今有25%的小公司在使用服务器虚拟化。采用服务器虚拟化技术的那些公司对平均33%的服务器进行了虚拟化处理。在还没有走虚拟化道路的公司当中,73%表示自己在调查或计划实施这项技术。

存储虚拟化

随着存储的需求呈螺旋式向上增长,公司内的存储服务器和阵列都无一例外地随之成倍增长。对于这种存储管理困境的一种解决办法便是存储虚拟化。存储虚拟化可以使管理程序员将不同的存储作为单个集合的资源来进行识别、配置和管理。存储虚拟化是存储整合的一个重要组成部分,它能减少管理问题,而且能够提高存储利用率,这样可以降低新增存储的费用。

在标准化硬件上实行虚拟化是上世纪90年代末就开始涌现在IT行业的一大潮流,当时盛行对使用存储区域网(SAN)和网络附加存储(NAS)技术的存储系统进行合并和虚拟化。后来,成本急剧下降,客户拥有了更大的掌控权,部署/重新配置资源于是变成了一个更无缝、更灵活的过程。后来到了2000年初,计算资源在基于x86的平台上实现了虚拟化,同样那些优点引入到了处理器方面。如今,虚拟化的最后一步:网络虚拟化正在流行起来;不过随着这项技术进入黄金时期,这项技术如何部署以及客户采用该技术的速度有多快方面可能会有差异。网络虚拟化与不断变化的服务器格式尺寸相互交会,尤其是在大型云计算客户方面,可能会带来一些值得关注的挑战。解决网络复杂性的办法到底是靠网络虚拟化,还是靠重新考虑服务器机架?

但是服务器虚拟化正是需要部署的合适技术吗?

权威机构S N I A(存储网络工业协会)给出的定义

“通过将存储系统/子系统的内部功能从应用程序、计算服务器、网络资源中进行抽象、隐藏或隔离,实现独立于应用程序、网络的存储与数据管理”。

存储虚拟化技术将底层存储设备进行抽象化统一管理,向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性,而只保留其统一的逻辑特性,从而实现了存储系统的集中、统一、方便的管理。

随着市场寄希望于软件定义的网络(SDN),以此解决网络无力跟上如今迅速变化的业务需求这个问题,服务器领域还有其他起作用的因素,会对SDN的潜在可行性带来影响。我们作出了如下建议:

1. 何时不用服务器虚拟化技术

与传统存储的比较

与传统存储相比,虚拟化存储的优点主要体现在:磁盘利用率高,传统存储技术的磁盘利用率一般只有30-70%,而采用虚拟化技术后的磁盘利用率高达70-90%;存储灵活,可以适应不同厂商、不同类别的异构存储平台,为存储资源管理提供了更好的灵活性;管理方便,提供了一个大容量存储系统集中管理的手段,避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦;性能更好,虚拟化存储系统可以很好地进行负载均衡,把每一次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上,提高了系统的整体访问带宽。

•如果客户使用标准的数据中心(即戴尔、惠普和IBM等公司的架装服务器),它们最有能力和条件采用SDN,管理方面的复杂性最小(只不过你现在要管理两个不同的网络层:物理网络和虚拟网络。)

一些小公司的员工队伍中没有固定的IT人员,或者就算有IT人员,这个人也要处理许多日常任务,比如确保安全、管理桌面系统和维护服务器。这类人常常无力应对虚拟化带来的技术复杂性。

分类

虚拟化存储有多种分类方法,从大的方面可以分为:根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同进行分类;根据控制路径和数据路径的不同进行分类。根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同,虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储、网络的虚拟存储、存储设备的虚拟存储。根据控制路径和数据路径的不同,虚拟化存储分为对称虚拟化与不对称虚拟化。

•如果客户期望部署刀片服务器(即思科、戴尔、惠普和IBM的刀片服务器)、超大规模服务器(即AMD
SeaMicro、嘉协达、戴尔数据中心解决方案、惠普Moonshot和IBM
NeXtScale),或者是另外的一些聚合/分解格式尺寸(即英特尔机架级架构),在处理SDN之前应该考虑管理方面的复杂性。这些产品在整个数据中心架构中的比例越大,客户在进行SDN方面的决策时越需要把它们考虑进来。

因而,如果你没有足够的小公司IT资源,不愿意在内部专门派人,或者没有预算外包出去,最好不要用虚拟化。它带来的棘手问题会比解答棘手的问题还要多。

优缺点

优点:

存储虚拟化也能够改进可用性。如果一个应用程序与某些特定的存储资源相联,那么任何对于这些资源的中断都将会降低该应用的可用性。通过存储虚拟化,应用程序就不会再与某个物理性的存储程序相联系了。

存储虚拟化可能帮助帮助存储容量扩增自动化。不需要手动的配置,存储虚拟化能够运用策略,分配更多的存储容量给所需的应用。存储虚拟化也可以允许存储资源在传送的过程上进行更改或者升级,这些操作都无需中断应用性能,减少了为修理和维护所需要的存储宕机时间。

缺点:

存储虚拟化的不利方面是额外增加的复杂性。存储层是存储环境新增的部分,随着虚拟产品打补丁和更新,必须进行管理和维护。同样,存储设备之间的互操作性和兼容性也会有所影响。在一些情况下,虚拟层可能会与存储系统的某些特性相干扰,比如远程复制。比如说,一个包含本地远程复制的存储阵列,当这个阵列被用在虚拟化环境时,也许就不能够再提供这种复制的服务。只有在实验室的试验和评估结果才能够显示出这种潜在的问题。

另一个问题就是一旦存储虚拟化实施后,重新恢复或是取消操作存在的困难。这并不是不可能,但是重新将应用与存储位置进行关联的过程很容易出错。专家们建议逐步实施局部的存储虚拟化,先在一个或几个应用中局部部署,然后再扩大至数据中心和整个公司内部。

•但是对于期望借助替代策略(比如超大规模计算平台),从根本上彻底改造IT基础设施的客户而言,在改用SDN之前研究一些这些平台对OpenFlow的支持将显得至关重要。

Nexenta公司的营销副总裁Bill
Roth说:“员工不到100人的中小企业大多甚至不会考虑虚拟化,原因无非是它们没有合适的技术资源。一些核心问题(比如仅仅拥有统一的电子邮件系统)常常就要占用小公司的IT时间。”

三层模型

根据云存储系统的构成和特点,可将虚拟化存储的模型分为三层:物理设备虚拟化层、存储节点虚拟化层、存储区域网络虚拟化层。三层虚拟化存储模型大大降低了存储管理的复杂度,有效地封装了底层存储设备的复杂性和多样性,使系统具备了更好的扩展性和灵活性。用户只需将存储设备添加到存储池中并进行简单配置,就可以创建虚拟卷,而不必关注系统中单个设备的物理存储容量和存储介质的属性,从而实现统一的存储管理。

  • 物理设备虚拟化层

主要用来进行数据块级别的资源分配和管理,利用底层物理设备创建一个连续的逻辑地址空间,即存储池。根据物理设备的属性和用户的需求,存储池可以有多个不同的数据属性,例如读写特征、性能权重和可靠性等级。按需分配的存储设备作为一个逻辑卷管理器,可以从存储池中分配逻辑卷,动态地分配存储资源,并管理数据块的映射和转发。

  • 存储节点虚拟化层

可实现存储节点内部多个存储池之间的资源分配和管理,将一个或者多个按需分配的存储池整合为在存储节点范围内的统一的虚拟存储池。这个虚拟化层由存储节点虚拟模块在存储节点内部实现,对下管理按需分配的存储设备,对上支持存储区域网络虚拟化层。

  • 存储区域网络虚拟化层

可实现存储节点之间的资源分配和管理,集中地管理所有存储设备上的存储池,以组成一个统一的虚拟存储池。这个虚拟化层由虚拟存储管理模块在虚拟存储管理服务器上实现,以带外虚拟化方式管理虚拟存储系统的资源分配,为虚拟磁盘管理提供地址映射、查询等服务。

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2. 如果IT是公司核心竞争力的一部分,就采用虚拟化

三种目前能够实现的存储虚拟化方法

存储虚拟化是物理存储的集合,也就是将多个网络存储设备集合成一个存储设备,这样就能简化存储管理。人们都在讨论实现存储虚拟化的最好方法,但是没有一种方法可以适用于任何环境。实际上,许多公司都是根据具体要求采用不同的架构方式。你需要比较各种方法,然后根据自身需要选择合适的存储虚拟化方法。下面简单地介绍带内、带外和独立路径存储虚拟化方法:

  • 带内(In-band)/对称存储虚拟化技术

带内方法主要在主服务器和存储设备之间实现虚拟功能,是传统的产品和存储系统经常采用的方法。
特征:带内/对称存储虚拟化技术采用x86软件或专有硬件以及软件存储系统,看起来就像是始于存储设备,终于主服务器。这是最常见的存储虚拟化形式。
优点:无需代理主机,相关部署实例和超高速缓存能够帮助实现各项性能,同时保持灵活性。
注意事项:数据通道中可能会存在一些性能问题
寻找:能够扩大查找范围、实现互操作功能,且不会使系统变得复杂和不稳定,也不会增加系统成本。
实例:传统的存储系统、产品,如IBM SVC、FalconStor软件公司和 DataCore
软件公司的相关产品。

  •  带外(Out-of-band)/非对称存储虚拟化技术

带外存储虚拟化设备安装在主机和存储之间的数据通道之外,因而主机中需要安装专门的软件。
特征:带外/非对称存储虚拟化技术可以减少带内存储所存在的性能问题。但是,带外存储需要依靠代理主机和元数据控制器访问存储设备,这样就使存储虚拟化变复杂了。
优点:扩展性能较好。
注意事项:逐渐被独立路径存储虚拟化技术取代。
寻找:在带内和独立路径技术之外,寻找稳定、适应能力强的供应商和解决方案。
实例:LSI StoreAge

  • 分离路径存储虚拟化技术

分离路径存储虚拟化技术综合了带内和带外技术的优点:
特征:分离路径存储虚拟化技术在与软件绑定的开关或者产品中采用存储服务模块或者适应器。
优点:部署更加灵活,解决了数据通道问题。
注意事项:提供给你软件的供应商还处于成长阶段。
寻找:寻找稳定的供应商、能够共存的扩展方案,同时支持不同的软件和硬件。
实例:LSI StoreAge, Incipient公司的相关产品, EMC 公司的 Invista,
Fujitsu VS9000

下面这一点再怎么强调都不过分:管理是整个解决方案中的一个重要组成部分,绝不能草率对待。每次给数据中心增添新的一层,跨多层进行管理的功能就变得越重要。

不过对于许多比较小的公司而言,技术是一种核心竞争力。它们站在技术前沿,从而为各自所在的领域带来价值。它们通常有众多的服务器,需要冗余存储系统,员工队伍中又有众多技能娴熟的IT资深人员。在这样的公司,虚拟化势必会增添价值。

实施存储虚拟化后移除有困难吗

如果在存储架构上的其中一层应用了存储虚拟化,那么移除或“退出”虚拟层有困难吗?要采取什么措施来提高成功率或减小放弃虚拟层的破坏性?

存储虚拟化对于公司是一个重要的的决定。对你所做的一定要谨慎,因为去掉虚拟化并不容易。一旦你部署了虚拟化环境,从存储到服务器以及物理存储之间是完全抽象的,IT存储管理员不知道存储是来源于哪里。几年来你可能要依赖存储虚拟化厂商的产品,因此,仔细挑选一个厂商是绝对重要的。

你可以退出存储虚拟化,但这是一个头疼的问题。你需要在某个地方备份你的数据,移除虚拟层,然后把数据备份到物理存储设备上。

同样,正如我们之前说过的那样,SDN是一项大有希望的技术,但是眼下还有许多部分充满变数。除非市场的更多方面尘埃落定,否则就应该继续调查SDN的可行性,但是部署SDN也许不是眼下的最佳策略,除非你数据中心所需要的每个部分都现已到位。

Roth说:“如果拥有相应的技术技能,那么将虚拟化用于核心基础设施是不二的选择。虚拟化广泛应用于这些公司,以此削减与技术开发有关的资本开支。”

应用

虚拟化存储在各种行业中已经开始了大规模应用。

这些应用包括:

数据中心:应用虚拟化技术提供计算和存储服务中心、网络管理中心、灾难恢复中心、IT资源租赁中心等服务。

电信行业:随着产业的发展,电信行业面临两方面的挑战,一方面降低IT架构的成本,另一方面提高IT架构的可用性。虚拟化技术正是解决这一问题有效办法。

银行证券保险行业:利用虚拟化进行容灾,采取“两地三中心”方案,即生产中心、同城灾备中心、异地灾备中心。同城灾备中心负责一般性灾难的防范,异地灾备中心用来防范大范围的灾难。利用虚拟化技术,可以在统一的虚拟化基础架构中,实现跨数据中心的虚拟化管理。

政府信息系统:政府数据存储系统的建设正受到前所未有的重视。系统利用先进的存储虚拟化技术,建立统一、标准、共享的数据资源存储平台,能够有效地管理庞大、繁多、复杂的数据及相关的设备,提高资源利用率,并建立起全面的数据安全保障体系。

与此同时,我们建议,在调查SDN可行性的那些用户应考虑到任何服务器机架方面的变化和密集格式尺寸,从而确保自己在确定项目范围期间,拥有真正的财务衡量指标和真正的系统管理可见性。

3. 是繁忙的服务器还是不太繁忙的服务器?

原文链接:http://www.forbes.com/sites/patrickmoorhead/2013/10/14/network-virtualization-versus-next-generation-servers-who-wins/

市场研究公司StorageIO Group的分析师Greg
Schulz表示,如果你目前有几台服务器在占用地面、机架或机柜空间,它们不是非常繁忙,又专门用来运行某些应用程序,那么它们可能很适合采用虚拟化技术。如果小公司的服务器具有下列特点,就很适合采用虚拟化技术:

【编辑推荐】

•它们在占用地面、机架或机柜空间

•它们专门用来运行某些应用程序

•它们不是非常繁忙