SVC虛擬化解決方案

1、1. SVC虛擬化解決方案IBM SVC 實現(xiàn)了虛擬存儲層的功能，SVC采用“虛擬存儲”技術整合異構(gòu)存儲設備，SVC可以支持包括IBM和非IBM在內(nèi)的130多種磁盤存儲系統(tǒng)。SVC是整個SAN網(wǎng)絡的控制器，將整個SAN網(wǎng)絡中的各種存儲設備整合成一個巨大的“存儲池”，使用戶充分利用存儲資源并可按需分配存儲空間、性能和功能。IBM System Storage SAN 卷控制器產(chǎn)品要點包括：ü 可將不同磁盤系統(tǒng)的存儲容量整合至管理更加高效的容量庫中 ü 可通過為主機應用程序提供更靈活的存儲容量訪問，幫助提高存儲利用率 ü 可通過使用簡單的通用界面實現(xiàn)異構(gòu)存儲系統(tǒng)的自動

2、配置和便捷管理，從而幫助提高存儲管理員的工作效率 ü 可通過消除幾乎任何與存儲相關的應用程序中斷原因以支持更高的應用程序可用性 ü 可實現(xiàn)分層存儲環(huán)境，從而使存儲成本可以與數(shù)據(jù)的價值更好地相配 ü 可支持從高成本到低成本的設備以及跨多個供應商所提供存儲系統(tǒng)的高級復制服務 ü 可通過 iSCSI 主機連接降低成本并提高靈活性 ü 可以在購置存儲時提供更高的靈活性 ü 可通過對固態(tài)設備 （SSD） 的創(chuàng)新和緊密集成支持為關鍵工作負載提供超強的性能 1.1 SVC的基本概念SVC (SAN Volume Controller) 采用 In-

3、Band 方式進行存儲虛擬化。SVC系統(tǒng)實際上是一個集群 (Cluster) 系統(tǒng), 它由 node 組成。一個SVC系統(tǒng)至少包含2個node，每2個node組成一個I/O Group，它用來為 Host 提供I/O服務。到現(xiàn)在為止，一個SVC系統(tǒng)最多包含8個node,即4個I/O Group。在一個SVC系統(tǒng)中，存儲子系統(tǒng)中的一個或多個存儲單元被映射為SVC內(nèi)部的存儲單元MDisk(Managed Disk)，一個或多個 Mdisk 可以被虛擬化為1個存儲池(稱為MDG)，所有的 MDG對所有的I/O Group均可見。MDG是一個存儲池，它根據(jù)一定的分配策略(如Striped, Image

4、, Sequential)分配虛擬的存儲單元，稱為 VDisk。I/O Group 以Vdisk為單位對Host提供LUN-Masking (也稱為 LUN-Mapping)服務，使得 Host 可通過HBA可訪問被提供LUN-Masking服務的VDisk。如下圖所示：SVC中的MDisk和MDG以及VDisk之間的關系加入SVC后加速對存儲子系統(tǒng)的訪問I/O1.2 SVC的工作原理n 不同級別的存儲虛擬化技術設計思想正如以上所述，在存儲子系統(tǒng)與主機之間引入SVC后，主機所有的I/O必然要經(jīng)過SVC內(nèi)部，相當于SVC要接管從主機過來的所有I/O。要做到這一點，SVC內(nèi)部必須實現(xiàn)一個虛擬層，使

5、得主機仿佛可以直接訪問真正的物理存儲系統(tǒng)。這個虛擬層的實現(xiàn)依賴于存儲虛擬化技術。存儲虛擬化的基本概念是將實際的物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離開來，應用服務器只與分配給它們的邏輯卷(或稱虛卷)打交道，而不用關心其數(shù)據(jù)是在哪個物理存儲實體上。為實現(xiàn)存儲虛擬層，SVC 借鑒了已有的存儲虛擬化技術：Ø 存儲子系統(tǒng)級別的虛擬化存儲子系統(tǒng)級別的虛擬化如下圖所示,使用Host Bus Adapter例如1394 Host Bus Adapter(Controller) 連接磁盤柜, 通過1394 Controller驅(qū)動，物理磁盤被映射為系統(tǒng)中的sda,sdb,sdc等SCSI磁盤塊設備,塊設備

6、上層的虛擬化原理上和主機級別子系統(tǒng)塊設備的虛擬化類似。存儲子系統(tǒng)級別的存儲虛擬化 (如Linux)Ø 網(wǎng)絡級別的存儲虛擬化網(wǎng)絡級別的存儲虛擬化分兩種：Out of Band和In Band。如下圖所示是Out of Band存儲虛擬化的一種方式，存儲子系統(tǒng)通過SAN使得3個不同類別的操作系統(tǒng)在Metadata Server的Lock機制控制下共用存儲子系統(tǒng)中的3個存儲單元。在每個Host上，3個存儲單元被虛擬化為一個Stripe Group, 使得各個Host可以采用統(tǒng)一的Stripe策略控制各自的I/O行為。網(wǎng)絡級別(Out of Band)的存儲虛擬化In-Band的方式實際上是

7、通過數(shù)據(jù)通道(Data Path)上的虛擬化軟件，把呈現(xiàn)在SAN中一個或多個存儲子系統(tǒng)的存儲單元虛擬化成另外一種方式的虛擬存儲單元，稱為VDisks.。如下圖所示是屬于In-Band 存儲虛擬化。SVC使用In-Band的虛擬化方式，也就是說，SVC把主機級別的虛擬化實現(xiàn)在SAN的網(wǎng)絡層次上實現(xiàn)。網(wǎng)絡級別(In Band)的存儲虛擬化傳統(tǒng)的 SAN 網(wǎng)絡中，每種存儲系統(tǒng)都自成一體，就像一個個獨立的孤島，無法構(gòu)成一片統(tǒng)一的大陸。而SVC，是存儲業(yè)界又一次嶄新的突破，就像存儲歷史上的RAID，主機系統(tǒng)的存儲管理體系和虛擬磁帶技術，這些重要的發(fā)明均源自IBM。SVC 是整個SAN 網(wǎng)絡的控制器，它將

8、整個SAN中的各種存儲設備整合成一個巨大的存儲池，充分利用存儲資源和按需分配存儲空間、性能和功能。SVC 實現(xiàn)了虛擬存儲層的功能，將存儲智能加入到SAN的網(wǎng)絡中?，F(xiàn)在用戶可以按照應用不斷變化的需求來分配存儲，而不再受制于存儲子系統(tǒng)設備在功能和性能上的限制。SVC 又是一個SAN網(wǎng)絡的中心管理控制點，而且它對服務器的操作系統(tǒng)和存儲子系統(tǒng)是透明的。以下是存儲池引入SVC前后的對比圖：1.3 SVC的可靠性、可用性SVC 采用了RAS的設計思想：通過冗余組件使系統(tǒng)具有極高的可靠性，可用性以及高服務性。l 高度冗余的部件：由于SVC是一個集群系統(tǒng)，當中的每個部件都有對應的備份(Backup)部件，例如

9、，Node與Node之間互為備份，前端 (Front-End) FC端口之間可以互為備份。后端 (Back-End) FC端口之間也可以互為備份，整個系統(tǒng)沒有單一的故障點。如下圖所示。SVC具有非常高的可靠性。l Cache 的同步保證數(shù)據(jù)的完整性在一個SVC I/O Group中，當一個節(jié)點出現(xiàn)故障時，通過這個節(jié)點的所有I/O 就會切換到另外一個節(jié)點；為了使節(jié)點中的Cache數(shù)據(jù)在出現(xiàn)故障時不丟失,該節(jié)點在正常工作時會把每個I/O的Cache數(shù)據(jù)同步到另外一個節(jié)點的Cache中，使得同一個I/O Group里的2個節(jié)點維護著相同的Cache元數(shù)據(jù)，如下圖所示。因此，在某個節(jié)點出現(xiàn)故障時，SV

10、C能夠保證100%的數(shù)據(jù)完整性。同構(gòu)異構(gòu)存儲資源SVC 是一個存儲虛擬化引擎，它屏蔽了各種所支持的存儲子系統(tǒng)的差別，對 Host提供的I/O服務均以統(tǒng)一的存儲單元 Vdisk 為單位。這種特征有利于提高存儲系統(tǒng)的利用率，并且可進行集中管理。SVC 的加入并不影響現(xiàn)有 SAN 環(huán)境的拓撲，它只是把自己連接到光纖交換機上。通過一定的配置操作，SVC 能夠檢測到各種存儲子系統(tǒng)中的存儲單元，并且把這些存儲單元一一映射成一個個的 MDisks。每個 SVC 的節(jié)點都看到統(tǒng)一的 Mdisks 集合。SVC 使用這些 Mdisks 創(chuàng)建MDG (MDisk Group) ,并從 MDG 中劃分 VDisk（

11、Virtual Disk）空間給主機使用。通過光纖交換機的 Zone 劃分，主機只能識別到 SVC上的 Vdisk。因此，SVC屏蔽了各種存儲子系統(tǒng)的差別。同構(gòu)異構(gòu)的存儲資源帶來很多的好處：Ø 使主機端只需使用一種多路徑 (MPIO) 驅(qū)動在加入SVC之前，主機所獲得的存儲資源可能來自不同廠商的存儲子系統(tǒng)。為了提高I/O性能，每個廠商根據(jù)自己存儲子系統(tǒng)的特性為主機端提供專用的多路徑軟件。對于只使用一種廠商的存儲子系統(tǒng)的用戶來說，這并沒有帶來很大的影響；但是，企業(yè)往往會使用不同廠商的存儲子系統(tǒng)，因此，要使用不同廠商的存儲子系統(tǒng)，主機端的系統(tǒng)管理員必須把各個廠商提供的多路徑軟件都安裝在主

12、機上。在槽糕的情況下，這些多路徑軟件之間可能引起沖突，導致系統(tǒng)無法正常使用。如下圖所示：加入SVC后，主機所有的I/O都由SVC接管。為了優(yōu)化I/O性能，主機端只需要安裝IBM提供的多路徑軟件，如下圖所示：Ø 統(tǒng)一管理存儲資源SVC能夠?qū)尤氲拇鎯ψ酉到y(tǒng)進行監(jiān)控，并提供自動報警機制。例如A存儲子系統(tǒng)中的一個磁盤出現(xiàn)故障，SVC能夠檢查到它，并通過SNMP報告給管理終端，管理終端通過郵件或者電話通知管理員。因此，SVC成為了一個集中管理點，統(tǒng)一了存儲資源的管理；否則，用戶必須安裝不同廠商的存儲子系統(tǒng)管理軟件。Ø 可實現(xiàn)不同存儲系統(tǒng)中的容災備份和數(shù)據(jù)遷移在沒有加入SVC之前，企

13、業(yè)中的數(shù)據(jù)可能存放在不同廠商存儲子系統(tǒng)中。企業(yè)必須要使用各個廠商存儲子系統(tǒng)的容災備份策略來防止企業(yè)數(shù)據(jù)丟失，而且，不同存儲子系統(tǒng)之間不能實現(xiàn)實時的互為容災備份，這給企業(yè)帶來很多不便，尤其在企業(yè)數(shù)據(jù)變得越來越關鍵和龐大的時候。更重要的是，由于沒有統(tǒng)一的容災備份策略，企業(yè)往往需要在不同時刻，不同時間，投入越來越多的成本保證企業(yè)數(shù)據(jù)不丟失。使用了SVC后，企業(yè)中的數(shù)據(jù)采用了統(tǒng)一的容災備份策略，因為SVC提供的高級的Copy Service使得不同廠商之間可以輕松地實現(xiàn)實時的容災備份以及數(shù)據(jù)遷移，同時與其他廠商的容災備份策略兼容。如下圖所示QoS機制SVC和許多存儲子系統(tǒng)一樣，提供了有效的QoS(Qu

14、ality of Service)機制。QoS是一種保證和控制主機I/O流量和帶寬的機制。例如，一個140MB每秒的影像流必須精確地以140MB每秒的傳輸率傳輸?shù)酱鎯χ?，否則，影像文件會無法使用。SVC可通過QoS機制，使得對主機的I/O可以得到嚴格的控制。在一個SAN的共享環(huán)境中，通過使用QoS機制，可以防止一些應用程序過多地占用共享帶寬，從而保證了需要高帶寬服務的應用程序正常工作。1.4 SVC的主要功能IBM System Storage SAN卷控制器（SVC）是一個存儲虛擬化系統(tǒng)，能夠?qū)ν耆煌漠悩?gòu)存儲資源進行集中控制和管理，從而提高業(yè)務應用的可用性和資源的利用率。其目的是對您IT

15、架構(gòu)中的存儲資源進行管理，確保它們能夠被企業(yè)充分利用起來，被企業(yè)快速、有效、實時加以利用并降低企業(yè)管理成本。Ø 一個更加簡單的存儲架構(gòu)SAN卷控制器將來自IBM和非IBM存儲系統(tǒng)的存儲容量集中到一個存儲池中，以便進行集中管理。SAN卷控制器旨在消除磁盤系統(tǒng)之間的界限，將存儲設備作為一項資源而不是一臺臺的獨立機器進行管理，從而滿足您的業(yè)務需求。SAN卷控制器能夠幫助您根據(jù)目前可用的所有存儲資源來制定自己的業(yè)務流程目標，而不是由存儲資源來決定企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)哪些目標。Ø 提高利用率SAN卷控制器旨在提高可用于主機應用的存儲容量。通過將存儲區(qū)域網(wǎng)絡（SAN）內(nèi)的多個磁盤系統(tǒng)容量集中起

16、來，能夠讓存儲管理員超越SAN存儲設備傳統(tǒng)的“孤島”，以更好的方式對存儲設備進行部署，更好地滿足主機應用的需求。Ø 減少對存儲設備的使用量，實現(xiàn)自動化需求配置SAN Volume Controller Version的Space-Efficient Virtual Disks（SEV）功能，只有在向虛擬磁盤寫入數(shù)據(jù)時才實際使用物理存儲容量，而不是為整個定義的虛擬容量規(guī)定實際的物理容量。這種功能也被稱為“瘦供給”。此新功能結(jié)合Vdisk mirror的0偵測能力，可以用來從數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)收回更多雖已分配但尚未使用的空間。SEV功能可以幫助您根據(jù)未來的預期容量需求定義虛擬容量，在不到萬

17、不得已的時候不使用物理存儲。通過Space-Efficient Virtual Disks功能，SVC可以隨著您企業(yè)的發(fā)展自動對存儲進行隨需配置。Ø 時時數(shù)據(jù)壓縮功能SAN Volume Controller Version 6.4版本新增加了一項新的Real-time compression功能,該功能可讓用戶選擇創(chuàng)建壓縮卷,壓縮卷比SEV卷更能幫助客戶節(jié)約空間，并且應用對壓縮卷的訪問性能沒有下降，反而有提高。而且數(shù)據(jù)壓縮后，節(jié)約了SVC后端使用存儲的磁盤數(shù)量，進一步幫助客戶節(jié)約了成本。Ø 高度的可擴展性和一流的性能SAN 卷控制器是集硬件和軟件于一體的高度擴展的模塊化整

18、體解決方案。通過一對基于IBM System x服務器的冗余“存儲引擎”組合形成一個“I/O組”。每個引擎包括一個四端口、通信能力為4Gbps的主機總線適配器（HBA），能夠讓SAN卷控制器以高達4Gbps的SAN光纖速度進行連接和工作。每個I/O組包含16 GB的高速緩沖內(nèi)存。如圖1所示，高度可用的I/O組是SAN卷控制器集群的基本配置元素。向集群集添加I/O組旨在提高集群性能和帶寬。入門級的 SAN 卷控制器只包含一個I/O組，能夠通過擴展支持四個I/O組，并且可以經(jīng)過擴展支持1024臺主機服務器和最多8192個虛擬磁盤。這種配置上的靈活性意味著SAN卷控制器可以從價格比較低的小環(huán)境或試點

19、項目開始，然后隨著需求的發(fā)展逐步進行擴展，對大型存儲環(huán)境（存儲容量高達8000 TB）進行管理。Ø 提高生產(chǎn)力SAN 卷控制器具有方便使用的圖形界面，便于集中管理。通過此單一界面，管理員可以對來自不同供應商的多個存儲系統(tǒng)開展一致的配置、管理和服務工作。SAN卷控制器能夠讓管理員將磁盤存儲卷映射至虛擬的卷池，從而更有效地利用他們的存儲設備。SAN 卷控制器還包含Storage Management Initiative Specification（SMI-S）應用編程接口（API），進一步證明了IBM對開放標準的支持。新的Space-Efficient Virtual Disks功能可

20、以實現(xiàn)自動化按需分配，并且讓系統(tǒng)管理員將工作重點集中在總體存儲部署和利用以及長期戰(zhàn)略需求方面，而不是日常的例行存儲配置工作方面，提高他們的工作效率。Ø 簡化管理SAN 卷控制器采用IBM System Storage Productivity Center（SSPC）進行管理，這是一個能夠?qū)BM和非IBM存儲環(huán)境進行監(jiān)控的高級管理控制臺。作為最初為IBM System Storage DS8000和SVC提供支持的通用管理控制臺，SSPC旨在進一步幫助企業(yè)簡化IT管理，從而減少不斷攀升的各種要素的管理人員數(shù)量。通過安裝IBM TotalStorage® Productiv

21、ity Center Basic Edition軟件，SSPC提供了對整個存儲區(qū)域網(wǎng)絡中連接的各種存儲設備進行管理的功能。功能豐富、用戶友好的圖形化界面提供了全面的存儲拓撲結(jié)構(gòu)，管理員可以通過它來全面而深入地了解整個網(wǎng)絡環(huán)境的工作狀況。SSPC可以升級使用IBM TotalStorage Productivity Center Standard Edition軟件，通過單一控制臺對虛擬和物理資源（包括SVC、磁盤系統(tǒng)、磁帶系統(tǒng)、文件服務器和SAN光纖）進行統(tǒng)一管理。Ø 提高應用可用性由于將存儲設備的物理特性對主機系統(tǒng)進行隱藏，因此，SAN卷控制器可以使主機應用不受存儲池物理變化的影響

22、。通過此功能，當對存儲架構(gòu)進行更改時，能夠讓應用繼續(xù)運行而不會發(fā)生中斷，從而幫助您的企業(yè)提高應用對客戶的可用性。SAN 卷控制器可以通過動態(tài)數(shù)據(jù)遷移功能來提高應用的可用性。此功能可以在不影響應用對數(shù)據(jù)訪問的前提下將數(shù)據(jù)從一個存儲系統(tǒng)遷移至另一個系統(tǒng)。此功能可以幫助管理員在不影響應用對客戶可用性的同時對存儲容量進行重新分配和擴展。例如，為了對系統(tǒng)負荷進行均衡而將舊的存儲設備更換為新的存儲設備時或者實施分層存儲架構(gòu)時，可以利用數(shù)據(jù)遷移功能。SAN Volume Controller Version 4.3推出新的虛擬磁盤鏡像功能，可以將虛擬磁盤的兩個拷貝存儲在不同的存儲系統(tǒng)上。當磁盤陣列或磁盤系統(tǒng)

23、出現(xiàn)故障或者由于需要維護而發(fā)生中斷時，此功能可以幫助提高應用的可用性：SVC可以自動使用仍然可用的拷貝。SAN Volume Controller Version 6.3推出新的增強型Streched Cluster技術，可以將SVC的一個I/O group中的2個node分別部署到2個數(shù)據(jù)中心，可將客戶的應用部署在垮數(shù)據(jù)中心的VDM卷上面，VDM卷的2個存儲鏡像分支分別屬于2個數(shù)據(jù)中心，這樣當其中任何一個數(shù)據(jù)中心的存儲故障時，客戶的應用都可以訪問另外一個數(shù)據(jù)中心的存儲鏡像分支，而不會影響業(yè)務，這樣就為客戶提供了站點級別的數(shù)據(jù)保護能力。Ø 將架構(gòu)性能與業(yè)務目標統(tǒng)一起來SAN卷控制器可

24、以幫助企業(yè)利用現(xiàn)有資產(chǎn)打造一個更容易管理、配置并且在不影響應用可用性的同時進行改變的架構(gòu)。企業(yè)可以更有效地利用他們的資產(chǎn)。他們可以將存儲資源對應用進行集中分配和配置，同時了解它們對總體容量形勢的影響。他們可以對自己應用的可用性進行改進，實現(xiàn)更高的服務質(zhì)量目標。這些優(yōu)點可以幫助企業(yè)將他們基礎架構(gòu)的性能與個人的業(yè)務目標進行掛鉤，從而更嚴格地對他們的成本和能力進行管理。Ø 分層存儲采用分層存儲對控制存儲成本來說是一個很重要的戰(zhàn)略，根據(jù)不同的業(yè)務需求采用成本和性能都各不相同的存儲。然而，直到現(xiàn)在，不同類型存儲（即便來自同一個供應商）之間的管理和功能上的差異使得實施分層存儲操作起來非常復雜，而

25、且部署范圍有限。SAN卷控制器能夠讓實施分層存儲變得更加簡單，因為它能在所有存儲層之間保持一致的管理和功能，并且在不會對應用造成中斷影響的同時將數(shù)據(jù)在各層之間進行移動。由于SVC也擁有高速緩存，因此，它可以提高較低層次存儲的性能，使之能夠在數(shù)據(jù)中心得到更廣泛的應用，從而進一步降低成本。Ø 復制服務對許多常規(guī)SAN磁盤陣列來說，復制操作僅限于系統(tǒng)內(nèi)部或同類系統(tǒng)之間的操作。然而SAN卷控制器能夠讓管理員在不同供應商提供的多個存儲系統(tǒng)之間采用一套先進的基于網(wǎng)絡的復制服務（例如IBM System Storage FlashCopy®功能）。此功能可以幫助簡化存儲環(huán)境，降低存儲總成

26、本?；诰W(wǎng)絡的SAN卷控制器復制服務可以根據(jù)數(shù)據(jù)價值的高低采用不同成本的存儲設備。比如說，盡管生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以存儲在企業(yè)級存儲設備上，然而SVC可以通過FlashCopy功能創(chuàng)建的備份拷貝存儲在成本較低的存儲設備上。類似地，保持業(yè)務連續(xù)性的常規(guī)方法在很大程度上需要采用與生產(chǎn)和恢復地點相同的存儲設備。然而SVC可以在每個地點支持不同的存儲設備，從而幫助企業(yè)在制定災難恢復戰(zhàn)略時降低成本。SAN卷控制器支持各種復制服務，無論采用何種類型的存儲，都能以一致的方式進行工作。FlashCopy功能幾乎能夠?qū)顒訑?shù)據(jù)創(chuàng)建“瞬時”拷貝，用于備份或者并行處理任務。最多可以創(chuàng)建256個數(shù)據(jù)拷貝。SVC支持增量FlashCopy操作，只拷貝自上次使用FlashCopy功能以來源虛擬磁盤或目標虛擬磁盤中變化的數(shù)據(jù)。這些功能可以用來幫助企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對測試環(huán)境進行維護和更新。Metro Mirror和Global Mirror在不同地點的SVC系統(tǒng)之間工作，創(chuàng)建數(shù)據(jù)拷貝，以供數(shù)據(jù)中心發(fā)生災難時使用。Metro Mirror能夠在城市之間（最遠300公里）保持完全同步的拷貝，而Global Mirror則能夠?qū)崿F(xiàn)異步操作，從而能夠在更遠的距離（最遠800