如何解决服务器虚拟化中的存储问题？

但也因为虚拟化的特性，为承载环境中不断增长的虚拟机，需要扩容存储以满足性能与容量的使用需求。IT经理们已经发现，那些因服务器虚拟化所节省的资金都逐渐投入存储购买的方案上了。 服务器虚拟化因虚拟机蔓延、虚拟机中用于备份与灾难恢复软件配置的问题，让许多组织彻底改变了原有的数据备份与灾难恢复策略。EMC、Hitachi Data System、IBM、NetApp和Dell等都致力于服务器虚拟化存储问题，提供包括存储虚拟化、重复数据删除与自动化精简配置等解决方案。 服务器虚拟化存储问题出现在数据中心虚拟化环境中传统的物理存储技术。导致虚拟服务器蔓延的部分原因，在于虚拟服务器可能比物理服务器多消耗约30%左右的磁盘空间。还可能存在虚拟机“I/O 搅拌机”问题：传统存储架构无法有效管虚拟机产生的混杂模式随机I/O。虚拟化环境下的虚拟存储管理远比传统环境复杂——管理虚拟机就意味着管理存储空间。解决服务器虚拟化存储问题 作为一名IT经理，你拥有解决此类服务器虚拟化存储问题的几个选项，我们从一些实用性较低的方案开始介绍。其中一项便是以更慢的速度部署虚拟机。你可以在每台宿主上运行更少的虚拟机，降低“I/O混合器”问题出现的可能性。另外一个方法则是提供额外存储，但价格不菲。 一个更好的选择是在采购存储设备时，选择更智能的型号并引入诸如存储虚拟化，重复数据删除与自动化精简配置技术。采用这一战略意味着新技术的应用，建立与新产商的合作关系，例如Vistor、DataCore与FalconStor。将存储虚拟化作为解决方案 许多分析师与存储提供商推荐存储虚拟化，作为服务器虚拟化存储问题的解决方案。即使没有出现问题，存储虚拟化也可以减少数据中心开支，提高商业灵活性并成为任何私有云的重要组件之一。 概念上来说，存储虚拟化类似服务器虚拟化。将物理存储系统抽象，隐藏复杂的物理存储设备。存储虚拟化将来自于多个网络存储设备的资源整合为资源池，对外部来说，相当于单个存储设备，连同虚拟化的磁盘、块、磁带系统与文件系统。存储虚拟化的一个优势便是该技术可以帮助存储管理员管理存储设备，提高执行诸如备份/恢复与归档任务的效率。 存储虚拟化架构维护着一份虚拟磁盘与其他物理存储的映射表。虚拟存储软件层(逻辑抽象层)介于物理存储系统与运行的虚拟服务器之间。当虚拟服务器需要访问数据时，虚拟存储抽象层提供虚拟磁盘与物理存储设备之间的映射，并在主机与物理存储间传输数据。 只要理解了服务器虚拟化技术，存储虚拟化的区别仅在于采用怎样的技术来实现。容易混淆的主要还是在于存储提供商用于实现存储虚拟化的不同方式，可能直接通过存储控制器也可能通过SAN应用程序。同样的，某些部署存储虚拟化将命令和数据一起存放(in-band)而其他可能将命令与数据路径分离(out-of-band)。 存储虚拟化通过许多技术实现，可以是基于软件、主机、应用或基于网络的。基于主机的技术提供了一个虚拟化层，并扮演为应用程序提供单独存储驱动分区的角色。基于软件的技术管理着基于存储网络的硬件设施。基于网络的技术与基于软件的技术类似，但工作于网络交换层。 存储虚拟化技术也有一些缺陷。实现基于主机的存储虚拟化工具实际上就是卷管理器，而且已经流传了好多年。服务器上的卷管理器用于配置多个磁盘并将其作为单一资源管理，可以在需要的时候按需分割，但这样的配置需要在每台服务器上配置。此解决方式最适合小型系统使用。 基于软件的技术，每台主机仅需要通过应用软件查询是否有存储单元可用，而软件将主机需求重定向至存储单元。因为基于软件的应用通过同样的链路写入块数据与控制信息(metadata)，所以可能存有潜在瓶颈，影响主机数据传输的速度。为了降低延迟，应用程序通常需要维护用于读取与写入操作的缓存，这也增加了其应用的价格。服务器虚拟化存储创新：自动化精简配置与重复数据删除 存储技术的两个创新，自动化精简配置与重复数据删除，同样是减少服务器虚拟化环境对存储容量需求的解决方案。这两项革新可以与存储虚拟化结合，以提供牢固可靠的存储容量控制保障。 自动精简配置让存储“走的更远”，可减少已分配但没有使用的容量。其功能在于对数据块按需分配，而不是对所有容量需求进行预先分配。此方法可以减少几乎所有空白空间，帮助避免利用率低下的情况出现，通常可以降低10%的磁盘开销，避免出现分配大量存储空间给某些独立服务器，却一直没有使用的情况。 在许多服务器部署需求中，精简配置可通过普通存储资源池提供应用所需的存储空间。在这样的条件下，精简配置可以与存储虚拟化综合应用。 重复数据删除从整体上检测与删除位于存储介质或文件系统中的重复数据。检测重复数据可在文件、字节或块级别进行。重复数据删除技术通过确定相同的数据段，并通过一份简单的拷贝替代那些重复数据。例如，文件系统中有一份相同的文档，在50个文件夹(文件)中，可以通过一份单独的拷贝与49个链接来替代原文件。 重复数据删除可以应用与服务器虚拟化环境中以减少存储需求。每个虚拟服务器包含在一个文件中，有时文件会变得很大。虚拟服务器的一个功能便是，系统管理员可以在某些时候停下虚拟机，复制并备份。其可以在之后重启，恢复上线。这些备份文件存储于文件服务器的某处，通常在文件中会有重复数据。没有重复数据删除技术支持，很容易使得备份所需的存储空间急剧增长。改变购买存储设备的观念 即使通过存储虚拟化，重复数据删除与精简配置可以缓解存储数容量增长的速度，组织也可能需要改变其存储解决方案购买标准。例如，如果你购买的存储支持重复数据删除，你可能不再需要配置原先规划中那么多的存储容量。支持自动化精简配置，存储容量利用率可以自动提高并接近100%，而不需要管理员费心操作维护。 传统存储购买之前，需要评估满足负载所需的存储能力基线、三年时间存储潜在增长率、存储扩展能力与解决存储配置文件，还有拟定相关的采购合同。以存储虚拟化与云计算的优势，购买更大容量的传统存储将越来越不实际，尤其在预算仍是购买存储最大的限制的情况下。以下是一些简单的存储购买指导： 除非设计中明确说明，不要购买仅能解决单一问题的存储方案。这样的做法将导致购买的存储架构无法与其他系统共享使用。 ·关注那些支持多协议并提供更高灵活性的存储解决方案。 ·考虑存储解决方案所能支持的应用/负载范围。 ·了解能够解决存储问题的技术与方案，例如重复数据删除与自动化精简配置等。 ·了解可以降低系统管理成本的存储管理软件与自动化工具。 许多组织都已经在内部环境中多少实施了服务器虚拟化，并考虑如何在现有存储硬件与服务器上实现私有云。存储预算应用于购买合适的硬件或软件，这点十分重要。不要将仅将注意力集中在低价格上。相反，以业务问题为出发点，提供解决问题最有价值的存储解决方案才是王道。

主机级别的方案中通常只是虚拟化直连主机的存储，当然也有一些可以部署在一个SAN环境中的多台存储子系统上。

早先的存储虚拟化产品常用于简化内部磁盘驱动器和服务器外部直连存储的空间分配，以及支持应用集群。Veritas Volume Manager和Foundation Suite就是首批这类解决方案，这类方案使得存储扩展，以及为应用程序和文件服务器提供空间更为简单快速。

随着存储需求的增长远远超过直连存储所能提供的范围，存储虚拟化逐渐成为存储阵列中的一种容量提供方式。而容量持续增长以及诸如iSCSI等小型IT组织负担得起的共享存储技术的出现又使得存储虚拟化技术也融合进基于网络的设备和运行在通用硬件的软件里。

不过现今的服务器和桌面虚拟化技术兴起给存储虚拟化技术带来了新的生机，而基于主机的存储虚拟化技术正在逐渐回归。服务器虚拟化平台必需要基于共享存储体系架构来实现一些关键特性，比如VMware的vMotion和Distributed Resource Schedule (DRS)。通过传统的SAN架构自然可以实现这种共享存储体系架构，不过越来越多的IT组织开始寻求更简单的方式来实现共享存储。基于主机的虚拟化技术就是方式之一。

诸如VMware之类的服务器虚拟化供应商认为存储是妨碍虚拟化技术大规模普及的瓶颈之一。这些Hypervisor供应商已经实现了处理器和内存资源的抽象，实现更好的控制并提高资源利用率，他们自然而然也会希望这样控制存储。不过将存储控制功能整合到主机服务器端，称之为“存储Hypervisor”时会带来一些潜在的问题。处理一些在虚拟服务器和虚拟桌面环境中至关重要的存储服务，诸如快照、克隆和自动精简配置时，会严重影响主机服务器的性能。

Virsto的解决方案

Virsto开发出了一款软件解决方案，安装在每台主机服务器上(无论是一台虚拟机或Hypervisor上的过滤驱动器)并在主存储上创建一个虚拟化层，称为Virsto存储池。其同时创建一个高性能磁盘或者固态存储区域，成为“vLog”。读操作会直接指向主存储，不过写操作会通过vLog进行，这会给请求的虚拟机或应用程序发回一个确认。然后vLog将这些写操作异步地分布写入主存储，从而减少对写性能的影响。该存储池可以容纳多至4层的存储方式，包括固态存储和各类型的磁盘驱动器。

和缓存的工作方式类似，vLog通过在存储前端降低耦合度改善了存储性能，降低了后端存储的延迟。其同时将前端主机的随机写操作变为顺序方式，实现后端存储的最佳性能。基于Virsto主机的存储虚拟化软件实现了以上这些功能。

虚拟存储设备

基于主机的存储虚拟化的另一项应用实例是虚拟存储设备(VSA)

VSA是运行在虚拟机上的存储控制器，其虚拟化统一集群中的主机所直接连接的存储。VSA提供一个主机使用的简易的存储共享体系架构，并支持高可用性、虚拟机迁移，并改善存储提供方式。对于很多企业，这种方式可以替代原本需要建立并管理传统SAN或NAS来支持虚拟服务器和桌面的体系架构。

vSphere Storage Appliance。VMware的vSphere Storage Appliance以一个虚拟机的方式运行，从在2个或3个节点集群中，每个ESX/ESXi主机所直连的DAS存储中，创建一个共享存储池。VMware VSA提供每个节点的RAID保护，并在同一集群的各个节点之间提供镜像保护。虽然从技术角度上看，VMware VSA是一个基于文件的体系架构，不过其亦为集群中每台主机提供数据块级别的存储虚拟化，并用户可以从这种部署方式中获取和基于数据块的共享存储一样的收益。

HP的LeftHand Virtual SAN Appliance。虽然和VMware VSA的功能类似，P4000 VSA软件可以支持每台主机直连DAS以外的方式。其还允许使用iSCSI或FC SAN等外部存储来创建共享存储池。这就意味着可以将如何可用的存储，本地存储或用于容灾的异地存储，转变为LeftHand存储节点。P4000t提供快照和自动精简配置，并且支持Hyper-V和VMware。

DataCore的SANsymphony-V。DataCore的解决方案是通过在一个虚拟机中部署其SANsymphony软件来整合其它各个VMware，Hyper-V或XEN主机的直连存储，形成共享存储池。SANsymphony-V可以和HP的解决方案那样虚拟化外部的网络存储，并且该软件可以在迁移到传统的共享存储体系架构时部署在外部服务器上。SANsymphony-V同时提供各类存储服务，譬如快照、自动精简配置、自动化分层和远程复制。

FalconStor的NSS Virtual Appliance。FalconStor的Network Storage Server Virtual Appliance(NSSVA)是该公司NASS硬件产品中唯一支持的VMware版本，用网络上其它主机的直连存储创建一个虚拟存储池。和DataCore和LeftHand的解决方案类似，该存储池可以扩展到网络上任何可用的iSCSI存储上。该NSS Virtual Appliance包括快照、自动精简配置、读/写缓存、远程复制和卷分层等存储功能。

基于主机的存储虚拟化解决方案是目前大多使用在虚拟化服务器和虚拟化桌面环境中，用以实现环境的高可用性特性，以及改善存储性能、利用率和管理效率。

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