解決服務(wù)器虛擬化帶來的難題

1、如何解決服務(wù)器虛擬化帶來的難題主機(jī)服務(wù)器虛擬化可能會導(dǎo)致存儲問題，比如I/O瓶頸或復(fù)雜的災(zāi)難及恢復(fù)工 作，但是這些問題都可以避免。主機(jī)服務(wù)器虛擬化提高了主機(jī)效率，但是在存儲管理員看來，服務(wù)器虛擬 化可能使存儲端變得一團(tuán)糟，導(dǎo)致的棘手問題可能包括給主存儲和備份存儲帶 來巨大的I/O瓶頸，復(fù)雜的災(zāi)難和恢復(fù)工作等等。主機(jī)服務(wù)器使用多核CPU創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)，大型企業(yè)的服務(wù)器群中70%到 80%的服務(wù)器都被虛擬化了。大量的虛擬化在應(yīng)用程序服務(wù)器和主存儲之間，主 存儲和備份存儲之間產(chǎn)生了數(shù)量巨大的應(yīng)用程序I/O。而且，在2000年與2010年之間，全世界服務(wù)器的數(shù)量增加了 6倍，與此 同時(shí)存儲的數(shù)量卻增加

2、了 69倍。據(jù)IBM的研究人員所說，正是由于服務(wù)器虛擬 化導(dǎo)致了這一結(jié)果。通過對幾十名存儲管理員進(jìn)行了問卷調(diào)查，想發(fā)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化使他們?nèi)?常的工作復(fù)雜到了什么程度。問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)了以下五大令人頭疼的問題，但是 不必?fù)?dān)心：IT分析師以及虛擬化專家給存儲管理員提供了如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的 建議。存儲性能降低與I/O瓶頸IT管理員痛苦地意識到存儲性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于計(jì)算性能。因此當(dāng)進(jìn)行虛擬化 時(shí)，在Computerworld調(diào)查問卷中三分之一的存儲管理員首要關(guān)注的問題就是 I/O瓶頸以及存儲性能低下，這也就不足為奇了。Taneja Group的高級分析師Jeff Boles說：“虛擬化允許你在物理硬件 上運(yùn)行

3、大量的工作負(fù)載，但是大量不同的I/O操作混合在I/O流中，導(dǎo)致了磁 盤工作更加緊張，緩存效率更低。虛擬化讓我們在使用硬件資源時(shí)很輕易地便 超出了現(xiàn)有硬件的計(jì)算能力?！睂Σ撸簯?yīng) 對I/O瓶頸的解決方案取決于問題存在于網(wǎng)絡(luò)中還是存儲中。一 般來說問題通常存在于存儲環(huán)境中，因?yàn)榇鎯π阅艿奶岣咭呀?jīng)落后于其他所有 的基礎(chǔ)設(shè)施。Jeff Boles說：“存儲性能在以非常緩慢的速度線性前進(jìn)。機(jī) 械磁盤只能以此速度前進(jìn)。而且只有部分問題是可見的，管理員不能看到存儲 內(nèi)部環(huán)境在發(fā)生什么，因此他們不知道如何解決這個(gè)問題。幸運(yùn)的是，有一些 工具能夠非常輕松地幫助我們找出問題所在并提供解決方法?！币怨饫w通道用戶為例，

4、他們 可能使用針對存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)的虛擬基礎(chǔ) 設(shè)施性能監(jiān)控工具優(yōu)化性能，提高可用性。其他的存儲供應(yīng)商也提供了可視化 工具：NetApp最近收購了 Akorri及其針對虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的預(yù)測工具， EqualLogic提供了一個(gè)圖形用戶界面，用戶可以使用該軟件對存儲系統(tǒng)的性能 進(jìn)行監(jiān)控?？偛课挥诓ㄊ款D的阿諾德全球廣告代理在五年之前對大部分服務(wù)器進(jìn)行 了虛擬化。高級系統(tǒng)工程師Chris Elam記得當(dāng)他第一次開始進(jìn)行備份時(shí)，發(fā)現(xiàn) 備份的吞吐量在下降，備份的時(shí)間在增加。但是Dell Compellent SAN的可見 性工具對這一問題進(jìn)行了告警。Chris Elam增加了更多的磁盤以提高每秒鐘的

5、I/O操作，現(xiàn)在Compellent在這些磁盤之間分散存儲數(shù)據(jù)。另一個(gè)需要當(dāng)心的問題是，因?yàn)閿?shù)據(jù)在不斷變化，五臺生產(chǎn)服務(wù)器在白天 進(jìn)行復(fù)制操作，除此之外，阿諾德全球廣告代理的IT設(shè)備在離線時(shí)間進(jìn)行了更 多的復(fù)制操作。Chris Elam說：“我們正在解決I/O問題?！彼又f道客戶 服務(wù)非常重要：“備份時(shí)間更長是一件事，但如果用戶開始抱怨系統(tǒng)運(yùn)行緩慢 就是另外一件事了?！痹贗/O方程式中另一個(gè)需要考慮的重要因素就是性能。Chris Elam說：“基 于現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施考慮I/O的密度及性能對管理員來說是非常重要的。數(shù)據(jù)中 心的工作負(fù)載密度已經(jīng)大大增加了。現(xiàn)在在單個(gè)機(jī)架內(nèi)會有30個(gè)運(yùn)行虛擬機(jī)的 工

6、作負(fù)載?！蓖ㄟ^使用固態(tài)硬盤以及其他相似的技術(shù)，效率更高的緩存或者是自動分層 可能能夠增加I/O密度。另外，只有在單個(gè)存儲系統(tǒng)中增加更多的服務(wù)器，I/O 才會增加。Scale-out擴(kuò)展技術(shù)能夠?yàn)樘岣咝阅芗叭萘刻峁椭?。Jeff Boles說：“例如，中小型業(yè)務(wù)用戶可以考慮規(guī)模計(jì)算工具。中型用 戶可以考慮EqualLogic，企業(yè)可以考慮NetApp和3Par?！备訌?fù)雜的數(shù)據(jù)備份及災(zāi)難恢復(fù)在Computerworld的調(diào)查問卷中，超過四分之一的受訪者(27%)說服務(wù)器虛 擬化使備份和災(zāi)難恢復(fù)變得復(fù)雜。據(jù)Jeff Boles所說，最大的錯(cuò)誤之一就是試圖使用傳統(tǒng)的備份方法保護(hù) 虛擬基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)擴(kuò)展

7、硬件端虛擬機(jī)的數(shù)量時(shí)，備份性能的降低遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是線性 下降的。當(dāng)你試圖一蹴而就地保護(hù)所有的虛擬服務(wù)器時(shí)，將引起明顯的備份爭 用問題。你可能試圖在同一臺物理服務(wù)器上同時(shí)開啟10個(gè)備份，這會在服務(wù)器 內(nèi)部導(dǎo)致對內(nèi)存，CPU，網(wǎng)絡(luò)以及存儲的大量爭用。讓事情變得更加復(fù)雜的是工作負(fù)載遷移工具，比如VMware的Storage vMotion，該工具允許用戶在共享存儲之間甚至跨多個(gè)共享存儲重新安置虛擬機(jī) 文件Jeff Boles說：“現(xiàn)在你不得不在虛擬機(jī)移來移去的同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行備份， 這可能會陷入到另一個(gè)瓶頸中，是一個(gè)令人感到頭疼的嚴(yán)重問題?！碧摂M桌面I/O困境虛擬桌面的I/O工作負(fù)載對磁盤陣列的性能影響令人吃

8、驚。首先，盡管單 個(gè)工作站傳統(tǒng)的I/O工作負(fù)載在本質(zhì)上是有順序的，但是很多的IT部門正在單 個(gè)存儲平臺上運(yùn)行上千個(gè)虛擬桌面，這導(dǎo)致了 I/O “攪拌機(jī)效應(yīng)”。制造固態(tài)存儲陣列的WhipTail公司的CTO James Candelaria解釋說：“就 磁盤陣列而言，在不同的磁盤區(qū)域都在執(zhí)行順序I/O,這會將那些易于服務(wù)的 順序I/O模式轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重的，隨機(jī)I/O模式?！睂τ趥鹘y(tǒng)的磁盤陣列來說，這是個(gè)大問題。因?yàn)楹芏鄠鹘y(tǒng)的磁盤陣列并沒 有足夠的緩存保存涌入的數(shù)據(jù)，這時(shí)便會發(fā)生緩存未命中，導(dǎo)致了系統(tǒng)性能的 降低。對策：首 先，進(jìn)行I/O配置分析，確保你了解正在請求哪些I/O。James Candel

9、aria說：“通用的經(jīng)驗(yàn)法則就是在穩(wěn)定環(huán)境的虛擬桌面基礎(chǔ)設(shè)施中支持 典型的用戶。每個(gè)用戶在每秒需要20到40個(gè)I/O。如果不考慮虛擬桌 面對I/O 的請求，那么用戶體驗(yàn)將受到嚴(yán)重的影響?！蓖瑫r(shí)，確保具備能夠擴(kuò)展的存儲架構(gòu)和傳輸架構(gòu)。James Candelaria說： “我看到大量用戶沒有高速存儲架構(gòu)就嘗試進(jìn)行虛擬桌面項(xiàng)目，運(yùn)行環(huán)境頻繁 地達(dá)到了運(yùn)行在SCSI上的1Gb存儲連接的峰值。你需 要考慮速度更高的傳輸 比如10Gb iSCSI或光纖通道?！比绻愦蛩憬o遠(yuǎn)程用戶交付虛擬桌面，那么要確保你具有足夠的帶寬，能 夠提供令人滿意的用戶體驗(yàn)。最后，James Candelaria說要確保具備大量

10、的寫I/O。如果進(jìn)行了正確的 設(shè)計(jì)，絕大多數(shù)的桌面工作負(fù)載都是寫I/O而不是讀I/O。傳統(tǒng)的供應(yīng)商像Citrix和VMware已經(jīng)提供了緩解從陣列沖讀取數(shù)據(jù)流量的方法，這些供應(yīng)商 提供的產(chǎn)品不必返回陣列請求數(shù)據(jù)，減少了冗余流量的數(shù)量。在備份端，一些供應(yīng)商正在構(gòu)建針對虛擬環(huán)境，運(yùn)行在虛擬基礎(chǔ)設(shè)施中的 備份和恢復(fù)工具。通過這些工具，供應(yīng)商能夠捕獲并管理位于物理服務(wù)器之上 的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)離開服務(wù)器之前就進(jìn)行優(yōu)化。例如，Acronis最近發(fā)行了一款產(chǎn)品，該產(chǎn)品能夠在幾分鐘內(nèi)對虛擬機(jī)進(jìn) 行備份并恢復(fù)數(shù)據(jù)，同時(shí)在虛擬機(jī)遷移的過程中保持?jǐn)?shù)據(jù)的條理性。許多供應(yīng) 商對一些虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的功能進(jìn)行了治理，比如存儲快

11、照工具與復(fù)制比以往的 數(shù)據(jù)備份更簡單，速度也更快。位于美國阿肯色州的費(fèi)耶特維爾銀行第一次開啟虛擬化服務(wù)器時(shí)，其高級 副總裁與IT經(jīng)理Les Barnes采用了傳統(tǒng)的方法對虛擬機(jī)進(jìn)行備份：他使用了 磁帶庫。但是在幾個(gè)月之后，Les Barnes 了解到還有一個(gè)更好的方法。而且 傳統(tǒng)的備份通常要花費(fèi)一晚上的時(shí)間，但是隨著原來越多的用戶需要7*24在線 訪問系統(tǒng)，所以Les Barnes需要另一個(gè)解決方案。他完全消除了使用傳統(tǒng)的備 份，使用SAN復(fù)制和SAN快照方法保留多個(gè)非現(xiàn)場SAN備份。Les Barnes說：“使用SAN復(fù)制之美在于它完全卸載了服務(wù)器的I/O,數(shù) 據(jù)現(xiàn)在在后端通道的SAN集群之

12、間流通，對最終用戶和虛擬機(jī)沒有任何影響。 而且如果不得不進(jìn)行恢復(fù)，那么在幾分鐘之內(nèi)而不是數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)就可以完 成恢復(fù)?！卑⒅Z德全球的Chris Elam采用SAN方法提高了備份效率，他說：“在整個(gè) 周末將全部數(shù)據(jù)寫入磁帶幾乎是不可能的。廣告代理在SAN上具有60TB的數(shù)據(jù)， 但是因?yàn)槲覀冋谶M(jìn)行大量的離線復(fù)制充當(dāng)備份，同時(shí)保持活動快照，還采用 了重復(fù)數(shù)據(jù)刪除確保備份在指定的時(shí)間窗口內(nèi)完成?！钡荂hris Elam提醒到這些快照可能非常大：“最大的問題是在我們執(zhí)行 快照時(shí)沒有意識到快照或錄像所占據(jù)的磁盤空間。我們甚至沒有考慮所花費(fèi)的 時(shí)間。正確的做法是你需要按照數(shù)據(jù)存儲的數(shù)量進(jìn)行規(guī)劃?！惫芾?/p>

13、共享存儲面臨困難在Computerworld的調(diào)查問卷中，大約23%的管理員說服務(wù)器虛擬化給共 享存儲管理帶來了新的問題。企業(yè)通常在存儲系統(tǒng)中存儲了大量不同的工作負(fù)載，管理員通常并不清楚 存儲卷之間的連接，每個(gè)存儲卷支持的工作負(fù)載，對每個(gè)存儲卷的請求，以及 是誰在消耗容量。Les Barnes解釋說：“從本質(zhì)上說，虛擬基礎(chǔ)設(shè)施在存儲基礎(chǔ)設(shè)施的頂 部創(chuàng)建了另一個(gè)抽象層，并沒有真正地將你從存儲層的復(fù)雜性中解放出來?，F(xiàn) 在你管理一個(gè)虛擬存儲層，這個(gè)虛擬存儲層由VMware的VMFS，所有不同的虛 擬服務(wù)器文件及數(shù)據(jù)組成。而且你正在在虛擬基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部部署這些資源，甚 全還可能會執(zhí)行一些操作比如快照。最

14、為重要的是，你仍然要管理物理基礎(chǔ)設(shè) 施并考慮I/O請求。同時(shí)管理抽象層和物理基礎(chǔ)設(shè)施層，理清兩者之間的頭緒 比以往更加困難?！睂Σ撸嚎紤]精簡部署，精簡部署提供了存儲虛擬化功能，通過將數(shù)據(jù)分配 到可用空間中，為解決存儲利用率低下提供了幫助，僅在需要時(shí)才從共享池中 按需分配物理存儲。通過使用服務(wù)器虛擬化和精簡部署，用戶能夠優(yōu)化服務(wù)器 及存儲的利用率。供應(yīng)商3Par，Compellent, DataCore以及NetApp的虛擬化 設(shè)備及存儲都提供了精簡部署功能。滿足存儲基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)于物理環(huán)境和基礎(chǔ)環(huán)境的需要和備份及恢復(fù)面臨的困境類似，在Computerworld的調(diào)查問卷中20%的管 理員說他們發(fā)

15、現(xiàn)很難將存儲基礎(chǔ)設(shè)施用于處理傳統(tǒng)和虛擬的混合過程。對策：采用虛擬化解決方案后，虛擬化解決方案將會和物理環(huán)境混合在一 起。Jeff Boles說：“確保你正在使用最好的存儲供應(yīng)商的產(chǎn)品，只有這樣你 才能獲取易用性，簡便性以及虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的集成特性?！币恍┐笮凸?yīng)商所提供的產(chǎn)品和虛擬基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了集成，降低了這些系 統(tǒng)的復(fù)雜性。因此你不必進(jìn)行大量復(fù)雜的工作，比如磁盤組配置。你想能夠進(jìn) 行一鍵存儲配置并訪問細(xì)粒度的存儲部署，這樣你可以對資源進(jìn)行劃分，了解 是誰正在使用哪些資源，并在今后對其進(jìn)行管理。一些大型的IT部門甚至在制造完整的包括像NFS-NAS設(shè)置技術(shù)的交換機(jī)， NFS-NAS設(shè)置技術(shù)為在虛

16、擬基礎(chǔ)設(shè)施之下的生產(chǎn)環(huán)境中應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。Jeff Boles說：“你可以在一個(gè)存儲掛載點(diǎn)上存儲大量虛擬機(jī)，這能夠降低復(fù)雜性。 這遠(yuǎn)沒有試圖協(xié)調(diào)一些物理存儲資源與完全虛擬化的服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施那般棘 手?！睘樘摂M化服務(wù)器選擇正確的網(wǎng)絡(luò)存儲存在困難在Computerworld的調(diào)查問卷中，大約18%的存儲專業(yè)人員說他們不能為 虛擬化服務(wù)器選擇正確的網(wǎng)絡(luò)存儲。Jeff Boles說：“正確的網(wǎng)絡(luò)存儲起著重 要的作用，因?yàn)槟憧梢詳U(kuò)展，得到更好的性能，如果作出了正確的選擇，日常 工作將變得更加簡單?！钡钦_的解決方案在很大程度上取決于組織機(jī)構(gòu)的 目標(biāo)。以普渡大學(xué)的Krannert管理學(xué)院為例，其IT部門最先考慮的不是基礎(chǔ)環(huán) 境的7*24的高可用性，而是在系統(tǒng)崩潰時(shí)具備更快的恢復(fù)時(shí)間。在沒有大量性能損失的前提下，虛擬化存儲密集型服務(wù)器需要某一級別的 存儲性能，而SAN并不能達(dá)到這一存儲性能。對普渡大學(xué)來說，顯而易見的選 擇就是10Gb iSCSI，但是成本過高。最終普渡大學(xué)選擇了 LSI 6Gb SAS交換技 術(shù)，該技術(shù)提供了故障切換SAN的優(yōu)勢以及本地端到端6Gb SAS數(shù)據(jù)通道性能， 而且Krannert管理學(xué)院能夠支付得起