Brian Peterson是Forsythe Technology的存儲(chǔ)架構(gòu)師，專門從事存儲(chǔ)策略和成本優(yōu)化的研究。Peterson在IT界的供貨方和客戶方都曾工作過。

　　在2007年的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)大會(huì)上，IBM負(fù)責(zé)系統(tǒng)存儲(chǔ)的總經(jīng)理Andy Monshaw在他的主題演講中表示：“2005年以前，數(shù)據(jù)還是可以預(yù)測(cè)的，并且你可以判斷存儲(chǔ)容量在未來數(shù)年的增長(zhǎng)情況�！庇捎跀�(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng)，合規(guī)報(bào)告的增加，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)需求(比如縱向數(shù)據(jù)挖掘)，存儲(chǔ)需求開始螺旋式上升。

　　在21世紀(jì)的頭幾年，通過逐步改進(jìn)，比如更好的維護(hù)合同和容量使用率，IT管理員獲得了成本與操作上的好處。從2005年開始，急劇增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)使得成本削減更加困難，并推動(dòng)管理員采用服務(wù)器虛擬化和桌面虛擬化。

　　服務(wù)器--存儲(chǔ)缺口

　　服務(wù)器虛擬化讓一個(gè)物理服務(wù)器可以被多個(gè)虛擬機(jī)(VM)所使用，每個(gè)虛擬機(jī)都有自己的20GB和自己的存儲(chǔ)空間、備份需求以及存儲(chǔ)I/O。隨著更多的VM服務(wù)于更多用戶所調(diào)出的更多的應(yīng)用程序并進(jìn)行更多的I/O密集型進(jìn)程，虛擬服務(wù)器也開始變得慢起來。

　　改進(jìn)后的自動(dòng)化配置系統(tǒng)使得新VM的部署更加容易，可以幾分鐘之內(nèi)完成。Gartner Group的《2009年企業(yè)存儲(chǔ)主要問題》報(bào)告中指出，由于“服務(wù)器虛擬化移動(dòng)性工具要求共享的存儲(chǔ)，許多企業(yè)第一次開始部署SAN和NAS，因此存儲(chǔ)適配器突然間變成了應(yīng)用程序性能的瓶頸，而傳統(tǒng)的備份手段也變得尤其問題多多�！逼渌�的結(jié)果還包括：

　　存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)空間的大量消耗；

　　對(duì)舊存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的壓力；

　　備份數(shù)據(jù)大量增加；

　　經(jīng)常需要增加存儲(chǔ)；

　　存儲(chǔ)架構(gòu)、存儲(chǔ)管理和數(shù)據(jù)復(fù)制的復(fù)雜性增加。

　　服務(wù)器虛擬化讓我們把存儲(chǔ)于每臺(tái)服務(wù)器中低成本磁盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)遷移到SAN(或NAS)環(huán)境，從每GB存儲(chǔ)成本來說，后者往往更加昂貴。VM的存儲(chǔ)可以帶來--在許多情況下已經(jīng)帶來--非常高昂的成本。由于維持存儲(chǔ)的生命周期成本基本上是購(gòu)買成本的七倍，因此非常有必要采用新技術(shù)來優(yōu)化虛擬服務(wù)器環(huán)境中的存儲(chǔ)。

　　重新尋找平衡

　　虛擬服務(wù)器環(huán)境中良好管理的SAN(或NAS)存儲(chǔ)設(shè)置可以降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本，提高性能，或簡(jiǎn)化操作。像往常一樣，你可以在“更便宜--更好--更快”這個(gè)三角中選擇兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，但是不能同時(shí)優(yōu)化所有三個(gè)方面。市場(chǎng)上也沒有單一的“靈丹妙藥”。

　　本文比較了VM存儲(chǔ)管理的六個(gè)技術(shù)，并檢驗(yàn)了哪些方式--或方式的組合--可以更好的應(yīng)對(duì)各種數(shù)據(jù)管理挑戰(zhàn)。

　　一個(gè)虛擬化服務(wù)器環(huán)境要求服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)團(tuán)隊(duì)齊心協(xié)力。這些團(tuán)隊(duì)可能某種程度上傾向于各干各的，但是要構(gòu)建一個(gè)均衡的服務(wù)器-存儲(chǔ)策略，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都必須理解其他人的優(yōu)先任務(wù)、流程和要求。將存儲(chǔ)規(guī)劃與虛擬服務(wù)器需求整合起來可以使組織更加高效地支持?jǐn)?shù)據(jù)增長(zhǎng)、成本控制和性能上的要求。

　　下面每個(gè)存儲(chǔ)解決方案都可以節(jié)約存儲(chǔ)，但是沒有一個(gè)是完美的：

　　對(duì)VM OS鏡像進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除。將幾乎相同的OS鏡像予以重復(fù)數(shù)據(jù)刪除可以大幅減少空間要求。

　　實(shí)施VM分層存儲(chǔ)。根據(jù)數(shù)據(jù)變動(dòng)性、優(yōu)先級(jí)和訪問頻率，將不同的數(shù)據(jù)類型指定到合適的存儲(chǔ)層。

　　合并SAN。通過本文所描述的幾種方法優(yōu)化SAN存儲(chǔ)。

　　通過使用針對(duì)VM的NFS(網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))并使用重復(fù)數(shù)據(jù)刪除來簡(jiǎn)化管理。

　　從快照進(jìn)行配置。把VM當(dāng)做完整大小OS鏡像“黃金副本”的空間優(yōu)化快照進(jìn)行部署，可以在幾個(gè)完整OS鏡像的空間內(nèi)存儲(chǔ)下很多VM。

　　對(duì)備份進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除。備份重復(fù)數(shù)據(jù)刪除在虛擬服務(wù)器環(huán)境下可以帶來特殊好處。

　　對(duì)OS鏡像進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除

　　在虛擬化環(huán)境下，每個(gè)OS鏡像中80-90%的內(nèi)容都是相同的。例如，每個(gè)用戶的Windows開始畫面都是一樣的，只有系統(tǒng)信息，比如主機(jī)名稱和注冊(cè)表數(shù)據(jù)，可能會(huì)不一樣。此外，OS鏡像不會(huì)明顯影響磁盤I/O性能。一些廠商現(xiàn)在在提供針對(duì)主存儲(chǔ)的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能，這樣OS鏡像所占用的空間可以有效減少70%左右，同時(shí)還不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生明顯影響。一家主要存儲(chǔ)廠商保證OS重復(fù)數(shù)據(jù)刪除最少可以節(jié)約50%的存儲(chǔ)空間。

　　對(duì)VM存儲(chǔ)的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除正變得越來越普遍。舉例：一家大型保險(xiǎn)公司擁有400TB的主存儲(chǔ)，并且有200個(gè)快速增長(zhǎng)中的虛擬服務(wù)器，每個(gè)虛擬服務(wù)器有20GB或更大的OS鏡像。通過對(duì)VM OS鏡像進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，優(yōu)化SAN，對(duì)VM備份進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，這家公司預(yù)計(jì)未來三年可以節(jié)約至少75萬美元的成本。

　　使用存儲(chǔ)分層

　　服務(wù)器管理員不僅應(yīng)該告訴存儲(chǔ)團(tuán)隊(duì)需要多少新存儲(chǔ)，而且應(yīng)該告訴他們應(yīng)該把哪種類型的數(shù)據(jù)放在哪種類型的存儲(chǔ)上。存儲(chǔ)團(tuán)隊(duì)可以設(shè)置分開的存儲(chǔ)池，這樣更加靜態(tài)的和訪問頻率更少的數(shù)據(jù)(比如，OS鏡像)可以放在速度比較慢的第三層存儲(chǔ)(例如，SATA磁盤)--這個(gè)存儲(chǔ)層的成本往往比第一層存儲(chǔ)的成本低五到七倍。訪問頻率更高的數(shù)據(jù)，比如應(yīng)用程序，可以放在第二層存儲(chǔ)。最快、最昂貴的第一層存儲(chǔ)應(yīng)該保留給那些最容易變動(dòng)的頁面文件和數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　需要指出的是，一些虛擬化組件，比如VMware Site Recovery Manager(SRM：站點(diǎn)恢復(fù)管理器)，目前要求恢復(fù)單一VM所需的所有數(shù)據(jù)都應(yīng)該在單個(gè)ESX存儲(chǔ)池�；�于陣列的分層工具(比如，Compellent、EMC和日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)的工具)。

　　舉例：一家金融服務(wù)公司擁有超過300TB的存儲(chǔ)和龐大的VM環(huán)境。這家公司將放在廉價(jià)的第三層存儲(chǔ)，將經(jīng)常使用的、容易變動(dòng)的應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)分配在更加昂貴的第二層和第一層存儲(chǔ)。該公司超過70%的存儲(chǔ)遷移到第三層存儲(chǔ)。比起原來承載所有VM數(shù)據(jù)的第一層存儲(chǔ)，第三層存儲(chǔ)的成本要低75%。

　　合并存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

　　大型光纖通道SAN曾經(jīng)要支持成百上千臺(tái)物理服務(wù)器，并增長(zhǎng)到每個(gè)光纖架構(gòu)需要12個(gè)以上的交換機(jī)�，F(xiàn)在，VM服務(wù)器可以按照10：1、15：1甚至20：1的比例合并客戶端，使用帶寬更高、速度更快的數(shù)據(jù)通道，加上數(shù)量上更少的端口，創(chuàng)造出更加扁平更加快速的SAN�，F(xiàn)在可以再次使用上世紀(jì)90年代末簡(jiǎn)單的雙導(dǎo)向器SAN架構(gòu)，甚至在中型企業(yè)也可以這么做。由于一個(gè)SAN現(xiàn)在可以支持高達(dá)8Gb/秒的帶寬，因此性能也有所提升。

　　一些虛擬化管理產(chǎn)品(例如，VMware ESX 3.x)不支持存儲(chǔ)多路徑負(fù)載均衡，因此一次只能支持一條I/O通道。現(xiàn)在的VMware ESX 4.x可以讓第三方多路徑軟件(比如EMC的PowerPath VE)同時(shí)使用多條I/O通路。這可以將端口數(shù)或者每端口帶寬要求減少50%或更多--可能可以將成本減少一半。高性能端口可能成本更高，但是現(xiàn)在需要的數(shù)量可以變少。

　　另一個(gè)解決方法，N端口虛擬化(NPIV)可以讓單個(gè)HBA(主機(jī)總線適配器)支持多個(gè)虛擬主機(jī)總線適配器(vHBA)。每個(gè)子OS可以在SAN中有一個(gè)獨(dú)一無二的ID，從而提高了可靠性和安全性。存儲(chǔ)管理員可以使用現(xiàn)有工具來監(jiān)視從虛擬服務(wù)器到存儲(chǔ)陣列的SAN流程，從而幫助進(jìn)行故障排查、I/O映射和容量規(guī)劃等任務(wù)。

　　考慮NAS

　　虛擬化存儲(chǔ)也可以通過NAS設(shè)備上的NFS來進(jìn)行，不必使用帶VMware工具的基于FC(光纖通道)或iSCSI(互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)的SAN。對(duì)于虛擬服務(wù)器來說，NAS設(shè)備擁有現(xiàn)成的可以使用的文件系統(tǒng)，從而排除了對(duì)基于服務(wù)器的文件系統(tǒng)(比如VMFS：虛擬機(jī)文件系統(tǒng))的需要。盡管相對(duì)于SAN來說，NAS比較慢且安全性較差，但是NAS也有自己的明顯優(yōu)勢(shì)。如果正確部署并使用獨(dú)立的VLAN(虛擬局域網(wǎng))和多個(gè)Gb級(jí)以太網(wǎng)連接或更快的10Gb/秒以太網(wǎng)連接，NAS至少在速度和安全性上可以和更加復(fù)雜且昂貴的光纖通道SAN相媲美。

　　NAS的優(yōu)點(diǎn)包括：

　　對(duì)VM服務(wù)器OS的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能內(nèi)置在一些廠商的NAS設(shè)備中(例如EMC的Celerra和NetApp的FAS)。這種功能可以有效減少存儲(chǔ)要求。

　　可以使用現(xiàn)有的低成本的1Gb/秒和10Gb/秒以太網(wǎng)，無需使用復(fù)雜而昂貴的光纖通道SAN。

　　NAS更加容易管理。例如，存儲(chǔ)管理員在擴(kuò)展虛擬服務(wù)器上NAS存儲(chǔ)的時(shí)候無需進(jìn)行主機(jī)系統(tǒng)操作，而SAN的擴(kuò)展需要擴(kuò)展LUN(邏輯單元號(hào))或在服務(wù)器上創(chuàng)建更多的LUN，然后擴(kuò)展文件系統(tǒng)和進(jìn)行主機(jī)端的其他修改。

　　NAS部署需要一些最佳實(shí)踐指導(dǎo)，并注意一些事項(xiàng)：

　　不要長(zhǎng)距離使用NAS，延遲性可能會(huì)隨著距離的增加而變得明顯。

　　使用UDP(用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)上的NFS v3(3.0版本的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))和較大的幀，以便獲得最佳性能。

　　考慮使用一個(gè)孤立的VLAN來獲得更好的安全性和傳輸獨(dú)立性。

　　VMware SRM對(duì)NAS提供有限的支持。注意你的版本。

　　舉例：一家醫(yī)療組織擁有200TB以上的光纖通道主存儲(chǔ)，在NAS上部署了VMware來簡(jiǎn)化管理和對(duì)進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除。這家組織大幅減少了虛擬服務(wù)器的SAN連接成本，簡(jiǎn)化了后續(xù)管理，并減少了VM對(duì)存儲(chǔ)容量的要求。

　　從快照進(jìn)行配置

　　通過向VM服務(wù)器提供針對(duì)完全大小“完美OS鏡像”的快照(可寫入的且空間優(yōu)化的)，使用基于陣列的快照OS鏡像，新的VM可以得到快速而經(jīng)濟(jì)的配置。組織可以快速回應(yīng)新的VM需求，同時(shí)節(jié)約大量的磁盤空間。對(duì)基于快照的鏡像的更新被寫入單獨(dú)的地址，通常被稱為“save-vol”或“snap reserve”。每個(gè)OS鏡像都可以單獨(dú)更新并保持自己的特征。許多個(gè)密集的子OS快照所占用的空間將只有幾個(gè)完整卷副本那么大。

　　重要的最佳實(shí)踐指導(dǎo)包括：

　　將頁面文件存儲(chǔ)在第一層或第二層存儲(chǔ)上，而不要放在基于快照的C：驅(qū)動(dòng)器上。這是因?yàn)轫撁嫖募��?huì)持續(xù)變動(dòng)或經(jīng)常被使用并消耗大量可變空間。

　　快照要求每個(gè)子VM有獨(dú)一無二的裸卷或單獨(dú)的NFS卷。OS對(duì)黃金鏡像的補(bǔ)丁不是自動(dòng)打到副本上的。可以采用的解決方案包括：

　　分別將補(bǔ)丁應(yīng)用到每個(gè)基于快照的OS實(shí)例上。這比較容易，但是缺少空間效率，因?yàn)樗�增加了系統(tǒng)所需的save-vol空間。

　　給黃金鏡像加補(bǔ)丁，然后將所有OS實(shí)例都用新的快照重新部署一遍。然后從備份中恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)信息(注冊(cè)表，程序文件，主機(jī)名稱等)。這要比第一個(gè)方法難許多，但是保證了標(biāo)準(zhǔn)的OS以及其安全性，并能夠控制補(bǔ)丁所帶來的存儲(chǔ)增加。

　　OS鏡像的快照部署可以帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，存儲(chǔ)100個(gè)完全大小的典型的20GB OS鏡像副本需要2TB的存儲(chǔ)。如果單位成本是20美元/GB，那么總的購(gòu)置成本大約在4萬美元左右。使用快照鏡像后，用戶可以將存儲(chǔ)要求壓縮20倍。同樣的100個(gè)副本，通過快照部署后，可能只占用100GB的磁盤空間，只需要2000美元的購(gòu)置成本。

　　舉例：一家大型出版公司擁有300TB的主存儲(chǔ)。該公司充分利用陣列快照的速度性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性和空間節(jié)約性，利用陣列快照來為站外的內(nèi)容生產(chǎn)者和開發(fā)者提供OS鏡像。由于這家公司的員工人數(shù)隨著出版業(yè)務(wù)量的變化而增減，因此這種OS部署可以讓他們快速而靈活地配置VDI(虛擬桌面基礎(chǔ)架構(gòu))桌面。

　　對(duì)備份存儲(chǔ)的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除

　　VM鏡像數(shù)據(jù)的高度重復(fù)性意味著鏡像重復(fù)數(shù)據(jù)刪除可以將備份存儲(chǔ)節(jié)約至多95%。對(duì)備份數(shù)據(jù)的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除可以提供良好的投資回報(bào)。VM環(huán)境下有兩種備份重復(fù)數(shù)據(jù)刪除方法可以使用：

　　基于主機(jī)端的備份重復(fù)數(shù)據(jù)刪除(比如，EMC的Avamar或賽門鐵克的PureDisk)替代原有備份軟件。主機(jī)端的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除消耗更少的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

　　基于目標(biāo)端的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除(比如Diligent Technologies的產(chǎn)品，EMC的Data Domain事業(yè)部的產(chǎn)品，NetApp和Quantum的產(chǎn)品)便于部署，而且可以很好地和現(xiàn)有備份軟件協(xié)同工作，但是不能減少網(wǎng)絡(luò)帶寬的負(fù)擔(dān)。

　　雖然標(biāo)準(zhǔn)的磁帶備份要比基于磁盤的備份或VTL(虛擬磁帶庫(kù))備份便宜許多，但是隨著重復(fù)數(shù)據(jù)刪除率接近100：1，對(duì)同樣容量的存儲(chǔ)進(jìn)行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除所需要購(gòu)買的磁盤的成本已經(jīng)接近于自動(dòng)化磁帶。舉個(gè)例子，利用200美元/TB的LTO-4磁帶，備份100TB的VM數(shù)據(jù)，購(gòu)置成本是2萬美元左右。我們假設(shè)重復(fù)數(shù)據(jù)刪除磁盤在壓縮前的單位成本是1萬美元/TB。如果壓縮比率是25：1，那么磁盤購(gòu)置成本是10萬美元--遠(yuǎn)高于磁帶。如果壓縮比率是100：1，磁盤購(gòu)置成本降到2.5萬美元--幾乎和磁帶一樣。

　　磁盤相對(duì)磁帶還有其他優(yōu)勢(shì)：

　　用戶可以針對(duì)災(zāi)難恢復(fù)進(jìn)行具備高成本經(jīng)濟(jì)性的備份復(fù)制；

　　在電能、空間和冷卻要求上的環(huán)境節(jié)約；

　　遠(yuǎn)程復(fù)制上的帶寬節(jié)約；

　　相對(duì)于磁帶管理的諸多問題，磁盤管理方便許多；

　　磁盤在SLA(服務(wù)水平協(xié)議)和恢復(fù)速度上優(yōu)于磁帶備份，因此可以大幅減少商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

　　備份重復(fù)數(shù)據(jù)刪除非常流行。例如：一家大型地區(qū)銀行組織有超過200TB的磁盤主存儲(chǔ)，還要支持300到400個(gè)VM服務(wù)器。通過基于來源端的對(duì)VM數(shù)據(jù)的備份重復(fù)數(shù)據(jù)刪除，該組織幾乎可以不必再用舊的備份存儲(chǔ)系統(tǒng)、軟件和維護(hù)操作，同時(shí)改善了本地恢復(fù)能力和災(zāi)難恢復(fù)能力。