可感覺虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)很有可能是企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)領(lǐng)域發(fā)展階段的下一大熱門技術(shù)。本文解釋了個(gè)中原委。

2013年舊金山VMworld大會(huì)的其中一個(gè)熱門話題是，存儲(chǔ)概念變得與虛擬化概念更加一致了。簡(jiǎn)而言之，虛擬化技術(shù)廠商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了市場(chǎng)需要所謂的可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)(VM-aware storage)。

一個(gè)廣泛討論的話題是虛擬卷(Virtual Volumes)。VMware虛擬卷(vVOL)是一種提議中的存儲(chǔ)接口，它可以提供虛擬機(jī)細(xì)粒度配置、快照和克隆等功能。雖然可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)涵蓋的絕不僅僅是vVOL接口，但是VMware公司的大力投入和宣傳，恰恰表明了擁有與虛擬化更加一致的存儲(chǔ)系統(tǒng)顯得越來(lái)越重要。

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)是企業(yè)存儲(chǔ)領(lǐng)域的下一個(gè)發(fā)展階段――這是專門為虛擬化環(huán)境設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)技術(shù)。IT部門和專家們達(dá)成的共識(shí)就是，虛擬化已經(jīng)給存儲(chǔ)提出了一系列新的要求。遺留架構(gòu)無(wú)力滿足這些要求，因?yàn)樗鼈儽旧硎菫槁銠C(jī)工作負(fù)載帶來(lái)的傳統(tǒng)輸入/輸出模式而設(shè)計(jì)的。

IT部門期望虛擬化效率越來(lái)越高。正如在VMworld大會(huì)上傳達(dá)的信息那樣，存儲(chǔ)在阻礙大多數(shù)IT部門部署大規(guī)模的虛擬化環(huán)境，包括對(duì)輸入/輸出密集型的一級(jí)應(yīng)用程序?qū)嵭刑摂M化，比如關(guān)鍵業(yè)務(wù)型的聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(OLTP)工作負(fù)載。那么，一種行之有效的可感知存儲(chǔ)方案有什么樣的要求呢?

性能很重要

最佳的虛擬化性能需要存儲(chǔ)解決方案能夠應(yīng)對(duì)虛擬化技術(shù)帶來(lái)的獨(dú)特挑戰(zhàn)。最新一代的服務(wù)器可以輕輕松松支持幾十個(gè)虛擬服務(wù)器。這些虛擬服務(wù)器個(gè)個(gè)都會(huì)生成自己的輸入/輸出數(shù)據(jù)流。因而，較之在裸機(jī)服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序帶來(lái)的輸入/輸出模式，虛擬化環(huán)境帶來(lái)的輸入/輸出模式其隨機(jī)性要強(qiáng)得多。這種輸入/輸出混合效應(yīng)(I/O blender effect)意味著，在傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)上，性能下降得很厲害。這進(jìn)而導(dǎo)致IT部門推遲對(duì)輸入/輸出密集型的一級(jí)應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化，手動(dòng)隔離工作負(fù)載。

雖然固態(tài)硬盤(SSD)或基于閃存的存儲(chǔ)可以在延遲和吞吐量方面帶來(lái)高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)的性能，但光這種存儲(chǔ)技術(shù)還不是應(yīng)對(duì)大規(guī)模虛擬化挑戰(zhàn)的解決方案。這主要是由于成本過(guò)高，固態(tài)硬盤或閃存的成本是同等容量的磁盤的5到10倍。

雖然重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮兩項(xiàng)技術(shù)有利于最大限度地減小虛擬化對(duì)存儲(chǔ)容量的要求，光使用這些技術(shù)還無(wú)法消除閃存存儲(chǔ)和磁盤存儲(chǔ)之間的成本差距。因而，混合存儲(chǔ)(結(jié)合閃存和磁盤)已嶄露頭角，應(yīng)對(duì)輸入/輸出混合效應(yīng)帶來(lái)的種種挑戰(zhàn)。

你可以通過(guò)多種方式將閃存部署到混合存儲(chǔ)環(huán)境中。遺留存儲(chǔ)系統(tǒng)常常將閃存整合到基于磁盤的現(xiàn)有架構(gòu)中。閃存有時(shí)被用作高速緩存或事后擴(kuò)充的存儲(chǔ)層，繼續(xù)使用磁盤輸入/輸出作為基本數(shù)據(jù)路徑的一部分。

雖然基于閃存的讀緩存部署起來(lái)更容易，但是如果擴(kuò)展到單一系統(tǒng)上有成百上千個(gè)虛擬機(jī)的環(huán)境，那么可持續(xù)寫性能就成問(wèn)題，要是對(duì)底層的虛擬機(jī)缺乏一個(gè)全面的了解，更是困難重重。同樣，萬(wàn)一出現(xiàn)緩沖未命中(miss)或閃存層已塞滿，使用基于閃存的存儲(chǔ)層也會(huì)受到基于磁盤的性能的拖累。在這個(gè)存儲(chǔ)層中，活動(dòng)數(shù)據(jù)緩存于閃存層，定期遷移到磁盤層。

另一種新興的混合架構(gòu)使用詳細(xì)、動(dòng)態(tài)的虛擬機(jī)輸入/輸出分析技術(shù)。這里，所有的活動(dòng)數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)都保存在閃存中，只有非活動(dòng)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到歸檔磁盤。這種方法使用嵌入式重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、壓縮和虛擬機(jī)工作集分析，讓你可以滿足閃存提出的所有輸入/輸出中99%以上的要求，可獲得很高的吞吐量，并且為讀寫操作提供了穩(wěn)定一致的亞毫秒延遲時(shí)間。

如果企業(yè)想運(yùn)行使用虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的一級(jí)應(yīng)用程序，為虛擬化應(yīng)用程序保證性能也是個(gè)問(wèn)題。許多使用共享式虛擬基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的應(yīng)用程序往往帶來(lái)了一個(gè)棘手的相鄰問(wèn)題。如果某一個(gè)應(yīng)用程序遇到需求高峰，更拼命地動(dòng)用共享資源，那么另一個(gè)應(yīng)用程序的性能就會(huì)受到影響。

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)必須支持?jǐn)?shù)百個(gè)虛擬機(jī)的混合工作負(fù)載，而每個(gè)虛擬機(jī)各自有獨(dú)特的輸入/輸出配置。隨著進(jìn)出流量的增加或減少，可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)該分析和跟蹤每個(gè)虛擬機(jī)的輸入/輸出，在最需要一致性能的情況下提供一致性能。虛擬機(jī)服務(wù)質(zhì)量(QoS)功能也應(yīng)該是透明的，不需要任何手動(dòng)的存儲(chǔ)調(diào)整。

虛擬機(jī)一致問(wèn)題確實(shí)帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。不一致的虛擬機(jī)會(huì)導(dǎo)致輸入/輸出請(qǐng)求大大增加，耗用存儲(chǔ)陣列上的額外IOPS。隨著環(huán)境不斷擴(kuò)大，而只有一個(gè)陣列支持?jǐn)?shù)百個(gè)虛擬機(jī)，這種影響會(huì)不斷迅速擴(kuò)大。

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)要求虛擬機(jī)自動(dòng)一致。存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)該動(dòng)態(tài)適應(yīng)虛擬機(jī)布局，并且當(dāng)虛擬機(jī)在創(chuàng)建、遷移或克隆時(shí)，自動(dòng)確保所有虛擬機(jī)一致。你應(yīng)該能夠使用可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)，享受性能的提升，不會(huì)出現(xiàn)虛擬機(jī)停機(jī)，也不需要你干預(yù)。

虛擬機(jī)數(shù)據(jù)管理

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)陣列應(yīng)該能夠讓所有關(guān)鍵的數(shù)據(jù)管理操作在虛擬機(jī)層面進(jìn)行。這有助于管理大到大規(guī)模的虛擬化環(huán)境，小到虛擬磁盤層面，采用全面的細(xì)粒度控制機(jī)制。VMware vVOL接口可借助配置、保護(hù)和克隆功能，處理這方面的一部分任務(wù)。

確保功能得到高效部署、以適應(yīng)大規(guī)模環(huán)境的重任仍落在底層存儲(chǔ)系統(tǒng)的頭上。支持1000個(gè)虛擬機(jī)的可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)解決方案必須能夠處理從數(shù)萬(wàn)個(gè)到數(shù)十萬(wàn)個(gè)不等的vVOL。這還考慮到了單個(gè)虛擬機(jī)、單個(gè)虛擬磁盤以及快照的多個(gè)vVOL。

提供克隆功能的傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)部署、克隆和管理等操作方面的復(fù)雜性大大增加。可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)需要在每個(gè)虛擬機(jī)層面有節(jié)省存儲(chǔ)空間的克隆操作。這就消除了遺留存儲(chǔ)架構(gòu)的局限性，而遺留存儲(chǔ)架構(gòu)少不了復(fù)雜的配置和管理。

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)要求你不斷增加快照，以支持單個(gè)虛擬機(jī)的克隆功能。為此，你可以拍取一個(gè)新的快照，也可以克隆快照。這樣一來(lái)，你可以立即創(chuàng)建數(shù)百個(gè)虛擬機(jī)克隆，它們都節(jié)省存儲(chǔ)空間，在最高性能狀態(tài)下運(yùn)行。然后，你可以快速訪問(wèn)、啟動(dòng)及投入使用克隆的虛擬機(jī)。這有助于更高效的應(yīng)用場(chǎng)合，比如虛擬桌面基礎(chǔ)設(shè)施(VDI)、開發(fā)和測(cè)試、商業(yè)智能(BI)以及數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試。

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)還需要高效的虛擬機(jī)復(fù)制，即從主陣列復(fù)制到輔助陣列。虛擬機(jī)級(jí)復(fù)制讓你可以將保護(hù)策略運(yùn)用到每個(gè)虛擬機(jī)，而不是運(yùn)用到存儲(chǔ)的任意單位，比如卷或邏輯單元號(hào)(LUN)。可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)還讓你可以為每個(gè)虛擬機(jī)或每組虛擬機(jī)輕松制定一項(xiàng)快照和復(fù)制策略。

虛擬機(jī)級(jí)復(fù)制需要將經(jīng)過(guò)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮處理的虛擬機(jī)快照，從一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)復(fù)制到另一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)。你在網(wǎng)絡(luò)上唯一發(fā)送的內(nèi)容就是實(shí)際的已變更數(shù)據(jù)塊或未命中數(shù)據(jù)。因而，虛擬機(jī)復(fù)制有望大幅節(jié)省廣域網(wǎng)資源。它還可以幫助你執(zhí)行遠(yuǎn)程克隆操作。這將使得為VDI等工作負(fù)載分發(fā)黃金映(golden image)像既高效又簡(jiǎn)單，又能確保多站點(diǎn)高可用性(HA)。

由于可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)是專門為虛擬化環(huán)境設(shè)計(jì)的，所以它需要內(nèi)置的存儲(chǔ)智能和控制。這樣一來(lái)，你就沒必要從事低級(jí)的、與虛擬機(jī)有關(guān)的存儲(chǔ)配置任務(wù)。因而，考慮到平臺(tái)具有的內(nèi)置存儲(chǔ)智能和虛擬機(jī)控制，管理任務(wù)有望實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

虛擬機(jī)性能跟蹤

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)從LUN、卷或文件系統(tǒng)的角度提供了性能概況。它們無(wú)法單獨(dú)提供虛擬機(jī)性能概況，也無(wú)法提供洞察力，以便用戶了解虛擬機(jī)性能特點(diǎn)。要是不借助相關(guān)的虛擬機(jī)性能衡量尺度，就很難明白一些情況，比如新虛擬機(jī)工作負(fù)載帶來(lái)的影響。

查找性能瓶頸的根源很費(fèi)時(shí)、很沮喪，有時(shí)還不確定。它需要反復(fù)收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)以形成假設(shè)，并測(cè)試這個(gè)假設(shè)。在大企業(yè)中，這個(gè)過(guò)程常常需要幾個(gè)人和幾個(gè)部門相互協(xié)調(diào)，通常歷時(shí)數(shù)天、甚至數(shù)周。

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)該會(huì)讓你全面完整地了解虛擬機(jī)，包括全程跟蹤和顯示整個(gè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬機(jī)性能。這確保你能夠獲得所需的關(guān)鍵統(tǒng)計(jì)數(shù)字，從而簡(jiǎn)化排查性能問(wèn)題的過(guò)程。

下一個(gè)階段

可感知虛擬機(jī)的存儲(chǔ)技術(shù)有望以最佳方式支持大規(guī)模虛擬化存儲(chǔ)要求。它會(huì)提供虛擬機(jī)性能和密度，又沒有復(fù)雜性。它還為虛擬機(jī)細(xì)粒度數(shù)據(jù)管理和自動(dòng)化提供了操作和控制，還提供了全面的洞察力，以便深入了解虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)而了解虛擬機(jī)性能特點(diǎn)、排查問(wèn)題。

http://virtualizationreview.com/Articles/2013/10/01/Whats-So-Special--About--VMAware-Storage.aspx?Page=1