虛擬化應用下存儲競爭分析

1、虛擬化應用下存儲競爭分析一、背景用戶利用主機虛擬化技術進行主機平臺虛擬化建設后，大大提升了主機資源的利用率，同時也簡化了整個主機平臺的管理。但是這也給后端的存儲系統(tǒng)提出了更高的要求，如：l 需要共享的存儲結(jié)構(gòu)l 更高的可靠性和性能要求l 需要快速、不中斷系統(tǒng)運行、高效的存儲空間分配能力l 需要快速高效的“在線”備份和恢復能力l 需要簡單、靈活、經(jīng)濟的容災解決方案用戶在設計和部署虛擬化主機平臺解決方案時，如果沒有很好地考慮存儲系統(tǒng)的整合，則會將費用由主機端轉(zhuǎn)嫁到存儲端上從而會在很大程度上抵消主機虛擬化給用戶所帶來的好處。NetApp作為一家專業(yè)的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)管理解決方案供應商，利用其先進的存儲

2、技術，很好的幫用戶解決了在主機虛擬化過程中和存儲相關的一些問題。其在全國乃至全球的一大批用戶在主機虛擬化環(huán)境中的使用經(jīng)驗證明，NetApp的存儲解決方案為用戶在虛擬化主機環(huán)境中提供了最佳的存儲解決方案。本章就上述的幾個在主機虛擬化環(huán)境中用戶所面臨的存儲挑戰(zhàn)，對NetApp和IBM及EMC所提供的存儲技術和解決方案做個比對以便用戶參考。二、對比分析存儲架構(gòu)支持技術上的比對目前，VMWare在存儲架構(gòu)上能同時支持FC SAN、iSCSI和NAS三種架構(gòu)。這就給用戶在存儲架構(gòu)的選擇上提供了最大的靈活性和自主性，用戶完全可以根據(jù)自己的虛擬化環(huán)境的具體情況和需求來選擇最合適的存儲架構(gòu)。但是用戶在存儲架構(gòu)

3、上的自主選擇性還會受到后端存儲系統(tǒng)所能支持的存儲訪問協(xié)議的限制。因此，為了能真正實現(xiàn)用戶在存儲架構(gòu)上的自主選擇從而能最好的滿足用戶的實際需求，后端的存儲系統(tǒng)最好也能同時支持FC SAN、iSCSI和NAS三種架構(gòu)，而這正是Netapp的磁盤陣列所提供的獨特技術優(yōu)勢。NetApp的FAS系列磁盤陣列不管哪一款產(chǎn)品，在不需要任何輔助硬件設備的情況下就能同時支持FC SAN、iSCSI和NAS三種架構(gòu)。從硬件配置上來看，Netapp磁盤陣列同時配置了千兆/萬兆以太網(wǎng)口（支持NAS和iSCSI連接）和8/4Gbps的光纖口（支持FC SAN連接），從軟件配置上看，NetApp磁盤陣列的操作系統(tǒng)（Dat

4、a ONTAP）中包含了FCP、iSCSI和NAS(NFS和CIFS)多種協(xié)議棧的實現(xiàn)，在需要的時候用戶可以在線的激活相應license即可。因此，NetApp的磁盤陣列在軟硬件上實現(xiàn)了對三種存儲架構(gòu)的統(tǒng)一支持。IBM的DS、V7000系列磁盤陣列和EMC的Symmetrix VMAX系列磁盤陣列目前只能支持FC SAN和iSCSI兩種架構(gòu)。因此用戶如果在后端采用這些磁盤陣列，則只能采用這些磁盤陣列所支持的FC SAN和iSCSI兩種架構(gòu)而無法采用NAS架構(gòu)來支持前端的主機虛擬化環(huán)境，這樣就會失去NAS架構(gòu)在主機虛擬化環(huán)境下的成本上的經(jīng)濟型、管理上的簡便性和使用上的靈活性等優(yōu)勢。當然IBM、E

5、MC通過NS網(wǎng)關實現(xiàn)NAS架構(gòu)，但是這不僅增加了整個存儲系統(tǒng)的復雜性，從而影響存儲系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)訪問性能，同時還增加了系統(tǒng)管理的負擔。 EMC 新推出的中端VNX系列磁盤陣列（由Clariion SAN和Celerra NAS平臺合并而成），其“模塊化統(tǒng)一”架構(gòu)并不是真正的統(tǒng)一，它包含不同的代碼庫（CLARiiON FLARE 和 Celerra DART）和單獨的硬件，每個代碼庫和硬件都有特殊的細微差別、限制和注意事。本地數(shù)據(jù)保護技術上的比對主機的虛擬化給用戶的數(shù)據(jù)備份帶來了新的挑戰(zhàn)：一方面因為VMWare ESX本身不支持光纖通道磁帶庫，也不支持向虛擬主機虛擬光纖通道端口，因此不論在E

6、SX層面還是VM層面都無法支持光纖通道接口的磁帶庫進行數(shù)據(jù)備份。另一方面在主機虛擬化環(huán)境下，數(shù)據(jù)的備份不僅需要備份用戶的業(yè)務數(shù)據(jù)，還需要備份整個虛機環(huán)境包括虛機上的應用系統(tǒng)環(huán)境，因此所需要備份的數(shù)據(jù)量大大增加。雖然VMWare提供了VCB技術，但是一方面VCB底層采用了VMWare的數(shù)據(jù)快照技術，在備份時間內(nèi)會對性能造成較大影響，另外一方面，所有的備份通過VCB來進行，VCB會成為整個備份環(huán)境的瓶頸，造成備份效率低下。而NetApp磁盤陣列所提供的先進的數(shù)據(jù)快照技術和基于數(shù)據(jù)快照技術的數(shù)據(jù)快速恢復技術，為用戶很好的解決了主機虛擬環(huán)境下的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復的難題。雖然IBM和EMC的磁盤陣列也支

7、持數(shù)據(jù)快照技術，但是Netapp的數(shù)據(jù)快照技術和他們的數(shù)據(jù)快照技術相比l Netapp的數(shù)據(jù)快照技術，由于底層的WAFL技術支持，對數(shù)據(jù)讀寫的性能沒有任何影響。而IBM和EMC的數(shù)據(jù)快照技術，由于底層的Copy-On-First-Write技術影響，會對性能造成嚴重影響（根據(jù)第三方權威測試，這些公司的快照技術會對數(shù)據(jù)寫性能造成50%以上的影響）；l NetApp的數(shù)據(jù)快照技術，不需要預先給數(shù)據(jù)快照分配專用的存儲空間，這樣既不會因為這部分空間太大而造成空間浪費，也不會這部分空間太小造成數(shù)據(jù)快照的失效；而IBM和EMC的數(shù)據(jù)快照技術，需要預先給數(shù)據(jù)快照分配專用的存儲空間，這樣就不可避免的會造成空間

8、浪費或快照失效；l NetApp的數(shù)據(jù)快照技術，對同一份數(shù)據(jù)最大支持的快照數(shù)可達255份，這樣用戶就可以以更快的頻率來進行快照并保留更多的快照，這樣對用戶的整個虛擬環(huán)境保護更加到位。而IBM和EMC的數(shù)據(jù)快照技術對同一份數(shù)據(jù)所支持的快照數(shù)量較少，如果考慮到快照對性能的影響，這些廠商實際所能支持的快照數(shù)量更少，這樣用戶只能以較慢的頻率來進行快照且保留的快照數(shù)量較少，這樣在邏輯性錯誤造成數(shù)據(jù)丟失的時候，用戶手里的快照要么失效，要么時間較長從而造成數(shù)據(jù)無法恢復；從數(shù)據(jù)恢復的角度看，利用NetApp的SnapRestore數(shù)據(jù)快速恢復技術，用戶可以利用數(shù)據(jù)快照實現(xiàn)數(shù)據(jù)的秒級恢復，從而在數(shù)據(jù)發(fā)生損壞的時

9、候來快速恢復整個虛機環(huán)境的正常運行，且不管所涉及的數(shù)據(jù)量有多大，都不會影響這個過程所需要的時間。而IBM和EMC，在利用快照進行數(shù)據(jù)恢復的時候，在后端需要長時間的數(shù)據(jù)復制，因此整個恢復過程時間較長，切所涉及的數(shù)據(jù)量越大，這個恢復過程所需要的時間就越長。另外，NetApp提供了基于圖形化的智能化主機虛擬環(huán)境的備份工具SMVI，該工具把VMWare和NetApp的存儲技術進行了很好的整合，用戶只需要利用SMVI提供的圖形化界面就能非常方便的完成單個VM或整個Datastore的快照備份，并能在圖形界面里完成對這些備份的跟蹤和管理。在需要恢復的時候，用戶仍舊能利用SMVI的圖形化界面非常方便的利用原

10、有的備份實現(xiàn)單個VM或整個Datastore的恢復。所有的操作不會涉及到復雜的命令，也不需要編寫任何的腳本，甚至操作人員都不需要對VMWare技術或Netapp的存儲技術有任何的了解，所有的一切都只需要在圖形界面里點擊鼠標即可。當然SMVI還支持基于用戶設置的時間表進行自動快照備份的功能，從而實現(xiàn)單個VM或整個Datastore的自動化備份保護。而IBM和EMC的存儲系統(tǒng)只是單存提供了快照功能而沒有提供像SMVI那樣的和VMWare環(huán)境進行整合的圖形化工具。這樣用戶如果想利用IBM或EMC的數(shù)據(jù)快照功能進行數(shù)據(jù)本地備份的時候，要么利用復雜的命令來實現(xiàn)，要么編寫較復雜的腳本來實現(xiàn)。雖然利用腳本也

11、能實現(xiàn)自動備份，但是一旦虛機環(huán)境有變化，就需要對這些腳本進行修改，這些腳本的維護工作會大大增加整個虛機環(huán)境的管理壓力。新虛擬主機部署支持技術上的比對主機虛擬化，一方面提升了用戶主機資源的利用率，另一方面也簡化了用戶對主機平臺的管理，這其中很重要的一點就是簡化和加速了新主機的部署。利用NetApp的數(shù)據(jù)克隆技術，用戶可以非常方便快速的實現(xiàn)新的虛擬主機的部署。雖然IBM和EMC的磁盤陣列也具備數(shù)據(jù)克隆技術，但是和NetApp的數(shù)據(jù)克隆技術相比：l NetApp的數(shù)據(jù)克隆采用指針克隆技術，因此數(shù)據(jù)克隆不需要進行長時間的數(shù)據(jù)復制從而能即時完成，且不需要一倍的存儲空間（所需要的空間只需要存儲原始數(shù)據(jù)和克

12、隆數(shù)據(jù)之間的差異數(shù)據(jù)即可）。而IBM和EMC的數(shù)據(jù)克隆技術需要進行數(shù)據(jù)的完全復制，因此需要較長時間才能完成數(shù)據(jù)的克隆，且每一份克隆數(shù)據(jù)都需要一倍的存儲空間，對存儲空間的需求很大；l NetApp的數(shù)據(jù)克隆即可以針對單獨的LUN、單獨的文件也可以針對整個卷來進行，因此可以實現(xiàn)單個VMDK、單個虛機或整個Datastore進行數(shù)據(jù)克隆，數(shù)據(jù)克隆非常靈活。而IBM和EMC的數(shù)據(jù)克隆只能針對單個的LUN進行，因此在虛機環(huán)境下，利用他們的克隆技術只能實現(xiàn)針對整個Datastore進行克隆，這樣造成了利用克隆數(shù)據(jù)來部署新虛機上的不方便性；是否支持除Vmware的單個虛擬機克隆l 當然，NetApp的克隆數(shù)

13、據(jù)在需要的時候，可以利用Split技術，把原始數(shù)據(jù)和克隆數(shù)據(jù)在存儲空間上完成分開，這樣就實現(xiàn)了IBM和EMC的克隆技術所能實現(xiàn)的原始數(shù)據(jù)和克隆數(shù)據(jù)完全獨立的功能； 重復數(shù)據(jù)刪除技術上的比對在主機虛擬環(huán)境下，大量的虛機特別是同一種OS平臺的虛機之間存在大量的重復數(shù)據(jù)，這種大量重復數(shù)據(jù)的存在浪費了大量的存儲空間，因此如果能在存儲端刪除這些重復數(shù)據(jù)，可以幫用戶節(jié)約大量的存儲空間，提升了存儲資源的利用率，這和用戶進行主機環(huán)境虛擬化以實現(xiàn)資源利用率的目的相吻合。NetApp的磁盤陣列內(nèi)置了重復數(shù)據(jù)刪除的功能，因此如果利用NetApp的磁盤陣列來支持前端的主機虛擬化環(huán)境，就能在存儲端實現(xiàn)大量重復數(shù)據(jù)的刪除

14、。而IBM和EMC的磁盤陣列目前在主存儲中不支持重復數(shù)據(jù)刪除，用戶只能浪費大量的存儲空間來存儲主機虛擬化環(huán)境下大量的重復數(shù)據(jù)。什么樣的應用場景會數(shù)據(jù)刪除的可能RAID技術上的比對用戶把主機環(huán)境進行虛擬化后，會在這個虛擬化的主機平臺上整合其多個應用系統(tǒng)，這樣會在后端的存儲系統(tǒng)上存儲更多的應用系統(tǒng)的業(yè)務數(shù)據(jù)。同時，這時候存儲系統(tǒng)上除了存儲業(yè)務數(shù)據(jù)外，還會存儲所有的虛擬主機環(huán)境和安裝在這些虛擬主機上的業(yè)務系統(tǒng)環(huán)境。這樣，如何保證后端存儲系統(tǒng)上所存儲數(shù)據(jù)的安全可靠性顯得尤為重要。NetApp的磁盤陣列所提供的RAID DP磁盤保護技術，和傳統(tǒng)的RAID技術相比，如下圖所示：在性能和可靠性上遠遠好于傳統(tǒng)

15、的RAID5技術，在成本上又遠遠低于傳統(tǒng)的RAID10技術，這樣就在基本不影響性能，不增加成本的基礎上，大大降低了磁盤故障對數(shù)據(jù)的可靠性所造成的威脅。而IBM和EMC的磁盤陣列，雖然目前在技術上也支持基于雙校驗技術的RAID6，但是其RAID6技術所帶來的嚴重的性能影響使得其基本上不具備在生產(chǎn)環(huán)境中使用的可能。因此，對IBM和EMC而言，要么為了節(jié)省成本而使用RAID5，這樣就會帶來數(shù)據(jù)訪問性能和數(shù)據(jù)的可靠性降低的風險，要么為了追求高性能和高可靠性而使用RAID10，這樣就會造成磁盤資源的極大浪費，存儲資源利用率大大降低。存儲空間分配和管理技術的比對用戶在實現(xiàn)主機虛擬化后，大大簡化了主機資源的

16、分配和管理。用戶可以通過創(chuàng)建新的虛擬主機來滿足新增業(yè)務主機的需求。同時還可以把相關的物理主機資源如CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡通道等放到一個資源池，然后在該資源池上創(chuàng)建多個虛擬主機，并通過控制每套虛擬主機對資源的使用范圍，如可以規(guī)定每套虛擬主機最少保留多少資源，最多可以使用多少資源，這樣就很好的實現(xiàn)了在虛擬主機之間共享底層的這些物理主機資源。總之一句話，通過主機虛擬化，用戶簡化了主機資源的分配和管理，提升了主機資源的利用率。反過來，主機端的這些便利性也對后端存儲系統(tǒng)在物理空間的分配和管理及提升物理空間的共享性以便提升存儲空間的利用率提出了更高的要求，不然通過主機虛擬化后所得到的這些在主機端的便利性會因為

17、受到后端存儲系統(tǒng)的限制而大打折扣。NetApp的Floxvol存儲空間虛擬化技術，就幫用戶解決了后端存儲系統(tǒng)的這些問題，和IBM或EMC的存儲空間分配和管理技術相比：l Netapp的Flexvol采用把多個RAID組放到一個存儲池，然后在這個存儲池上分配主機所使用的存儲空間。Flexvol在物理空間的分配上采用使用多少分配多少的精簡分配策略，因此多套主機可以完全共享整個存儲池的存儲空間，并且不會造成物理存儲空間的浪費，這樣就大大提升了存儲空間的利用率，同時簡化了存儲空間在不同物理主機之間的分配。l Netapp的Flexvol的另外一項技術優(yōu)勢就是消除了磁盤陣列的熱點盤問題。因為Flexvo

18、l直接把分配給主機的存儲空間創(chuàng)建于大的存儲池上，對這些空間的訪問壓力都會平均分布到組成該存儲池的所有磁盤上從而消除了熱點盤的出現(xiàn)。而IBM和EMC由于分配給主機的存儲空間創(chuàng)建于RAID組上，對這些空間的方法壓力只能平均分布到該RAID組內(nèi)的有限幾塊磁盤上，如果存儲系統(tǒng)中有多個RAID組存在話，不可避免會造成某些RAID組承擔大部分的數(shù)據(jù)訪問壓力從而造成了熱點盤的出現(xiàn)。存儲系統(tǒng)一旦出現(xiàn)熱點盤，則這些訪問熱點盤的虛擬主機（或虛擬主機上的應用系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)訪問性能會受到嚴重影響；IBM和EMC是否會有熱點盤容災技術的對比隨著用戶主機平臺的虛擬化，在這個虛擬化的主機平臺上會整合越來越多的應用系統(tǒng)，這樣就

19、會在后端的存儲系統(tǒng)上存儲越來越多應用系統(tǒng)的業(yè)務數(shù)據(jù)。為了盡可能的提升對業(yè)務數(shù)據(jù)的保護，同時為了在發(fā)生大的災難性事故時能盡快恢復整個虛擬主機平臺的正常運行，用戶就會考慮對整個虛擬主機平臺進行容災保護。因此后端存儲系統(tǒng)在數(shù)據(jù)容災技術上的支持以及這些技術在容災實現(xiàn)和實施上的經(jīng)濟型、簡易性、靈活性以及對整個虛擬主機平臺運行的性能影響方面都會是用戶在進行主機虛擬化時所不得不考慮的問題。NetApp所提供的基于磁盤陣列的容災技術SnapMirror為用戶在主機虛擬環(huán)境下的數(shù)據(jù)容災提供了一種經(jīng)濟、簡單切靈活的實現(xiàn)方式，而IBM或EMC的容災技術相比l Netapp Snapmirror在數(shù)據(jù)復制上支持同步、異步和半同