到目前為止，我們通過前面一系列文章，已相當(dāng)深入地介紹了Hyper-V在可擴(kuò)展性方面的改進(jìn)、NUMA、虛擬機(jī)監(jiān)控和復(fù)制等特性。現(xiàn)在不妨把注意力轉(zhuǎn)到一個熱門話題，看看Hyper-V在存儲方面有什么改進(jìn)：將虛擬機(jī)存儲在文件共享區(qū)上、集群共享卷(CSV)方面的改進(jìn)、訪客光纖通道、DirectDMA和卸載數(shù)據(jù)傳輸，另外還有新的VHDX格式。

　　不妨先從文件共享說起;如果我非要從Windows Server 2012中選擇一項(xiàng)迎來最大飛躍發(fā)展的根本性技術(shù)，那就是SMB 3.0。這項(xiàng)出色的文件共享技術(shù)自Windows問世以來就存在了，但是Server 2012(和Windows 8)里面的文件共享技術(shù)較之前幾代技術(shù)大不一樣。它的性能可以達(dá)到直接連接存儲(DAS)的97%至98%，并且針對在普通的文件共享區(qū)托管運(yùn)行應(yīng)用服務(wù)器的應(yīng)用程序工作負(fù)載(如SQL Server 2012和Hyper-V虛擬機(jī)磁盤)進(jìn)行了優(yōu)化，從而提供了前所未有的靈活性。

　　圖1：如果你打算將虛擬機(jī)存儲在文件共享區(qū)上，就要確保你創(chuàng)建了合適類型的文件共享區(qū)。

　　將VHD(X)文件存儲在SMB 3.0文件共享區(qū)上的虛擬機(jī)可以在Hyper-V主機(jī)之間進(jìn)行實(shí)時遷移，但是別扔掉你的集群架構(gòu)——這項(xiàng)特性并不意味著它就能提供高可用性。要是某個Hyper-V主機(jī)出現(xiàn)了故障，其他主機(jī)不會接到通知(因?yàn)樗鼈儾辉谕粋€集群中)，因而虛擬機(jī)也就不會自動重啟。

　　雖然微軟概述了融合集群的設(shè)計(jì)：在這種集群中，一些節(jié)點(diǎn)是存儲節(jié)點(diǎn)，為Hyper-V主機(jī)節(jié)點(diǎn)提供了共享式存儲，但是要注意的是，一個主機(jī)既是文件共享區(qū)主機(jī)，同時又是Hyper-V主機(jī)，這并未得到支持。如果Hyper-V主機(jī)與其存儲系統(tǒng)的聯(lián)系臨時受到了中斷，Hyper-V在兩端都會緩存輸入/輸出流量，緩存時間長達(dá)1分鐘。SMB 3.0多通道技術(shù)會充分利用主機(jī)與文件共享區(qū)之間所有可用的網(wǎng)絡(luò)路徑，不需要任何額外的配置(只有你需要聚合其他協(xié)議時，才需要我在前面介紹的網(wǎng)卡聚合這種配置)，為防范不小心斷開的網(wǎng)線提供了保護(hù)。

　　如果你考慮使用存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN)作為SMB 3.0文件共享區(qū)的后端存儲基礎(chǔ)設(shè)施，并且使用微軟的集群共享卷(CSV)文件系統(tǒng)的新版本CSV 2.0，潛在的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)變得更加令人關(guān)注了。這種架構(gòu)名為橫向擴(kuò)展文件服務(wù)器(SOFS)，適合服務(wù)器的應(yīng)用程序工作負(fù)載(SQL Server和Hyper-V)，但不適合一般的文檔文件共享(傳統(tǒng)的文件共享區(qū)集群角色應(yīng)該適合這種共享)。在這種場景下，每個文件共享區(qū)主機(jī)可以訪問同一后端數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)提供給Hyper-V節(jié)點(diǎn)。如果一個文件共享區(qū)主機(jī)出現(xiàn)了故障，它就會以透明的方式，故障切換至另一個文件共享區(qū)主機(jī)。

　　CHKDSK在Windows Server 2012服務(wù)器中已得到了改進(jìn)，它將耗費(fèi)大量時間的磁盤分析操作從修復(fù)階段中分離出來，使分析階段能夠在磁盤正常工作的時候運(yùn)行。這意味著，CHKDSK現(xiàn)在可以檢查并修復(fù)大容量卷，而停機(jī)時間極短(只有幾分鐘，而非幾小時)。不過在SOFS中，快速修復(fù)階段可以由一個節(jié)點(diǎn)來執(zhí)行，而其他節(jié)點(diǎn)仍可以訪問該卷。結(jié)果就是，磁盤檢查期間停機(jī)時間為零。

　　既然我們討論Windows Server 2012中Hyper-V的存儲方面，免不了要提到存儲空間(Storage Spaces)，這項(xiàng)特性讓你可以使用大眾化的硬件服務(wù)器和存儲設(shè)備，構(gòu)建“類似SAN”的可擴(kuò)展存儲環(huán)境，又有內(nèi)置的數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制。雖然存儲空間并不取代高端SAN，但是在許多場景下(包括在中小企業(yè)和大企業(yè)環(huán)境)，這種類型的存儲卓有成效。實(shí)現(xiàn)高可用性Hyper-V存儲的另一個選擇就是內(nèi)置支持共享式SAS底座，每個主機(jī)里面的RAID控制器可以同步其信息。這項(xiàng)技術(shù)名為集群PCI RAID。

　　高速文件共享方面的最后一部分是SMB Direct，具有遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(RDMA)功能的網(wǎng)卡可提供異常出色的存儲訪問性能。Hyper-V里面的種種改進(jìn)都幫助提高了性能級別，比如虛擬機(jī)里面每16個虛擬處理器有一條輸入/輸出通道(Windows Server 2008 R2只為整個虛擬機(jī)提供一條輸入/輸出通道)，每只SCSI磁盤有一個輸入/輸出隊(duì)列(Windows Server 2008 R2局限于每個控制器有一個隊(duì)列)，以及跨虛擬處理器實(shí)現(xiàn)輸入/輸出中斷的動態(tài)擴(kuò)展，而不是像之前版本中那樣只使用一個。微軟演示了單個虛擬機(jī)可以達(dá)到每秒100萬次輸入/輸出操作。

　　卷影復(fù)制服務(wù)(VSS)同樣得到了改進(jìn)，因而有可能從遠(yuǎn)程共享區(qū)備份狀態(tài)一致的數(shù)據(jù)源，就像你用Windows Server 2008 R2里面的本地存儲來備份那樣。

　　CSV：另一種文件系統(tǒng)?

　　如果你關(guān)注一下啟用Windows Server 2012中CSV的服務(wù)器管理器(Server Manager)里面的共享卷，會發(fā)現(xiàn)它指定文件系統(tǒng)為CSVFS，但是仍依賴底層的NTFS。除了前面提到的零停機(jī)時間CHKDSK外，CSV 2.0里面還有其他的改進(jìn);它也得到了改進(jìn)，與備份軟件更加兼容。舊版本使用自定義的重解析點(diǎn)(reparse point)來掛載共享式存儲，這就需要備份軟件開發(fā)商定制其應(yīng)用軟件，以便知道如何備份共享式存儲。Windows Server 2012使用了標(biāo)準(zhǔn)的掛載點(diǎn)，有望為獨(dú)立軟件開發(fā)商(ISV)們帶來方便。

　　還有一項(xiàng)新特性名為CSV緩存，它使用文件共享區(qū)主機(jī)上的系統(tǒng)內(nèi)存來緩存讀取內(nèi)容，這能大幅提升性能，尤其是在輸入/輸出常常是個瓶頸的虛擬桌面基礎(chǔ)設(shè)施(VDI)場景下。建議的緩存大小是512 MB，但是你需要在自己的環(huán)境中拿實(shí)際負(fù)載測試一番。你有多少個CSV卷沒有限制，你在每個卷上有多少個文件也沒有限制，所以任何限制取決于你的硬件支持什么。#p#

　　卸掉負(fù)載

　　現(xiàn)代的SAN功能強(qiáng)大，有許多高級特性;提供卸載數(shù)據(jù)傳輸(ODS)增添了讓W(xué)indows能夠以智能方式直接使用這些特性的功能：表明ODX如何用于Hyper-V的一個例子是，創(chuàng)建一個80 GB大小的固定VHD磁盤：Windows只向ODX SAN要求這個大小的文件，沒必要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。非ODX SAN與之形成了鮮明對照：主機(jī)必須向SAN上的新文件發(fā)送80 GB的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)、處理器和內(nèi)存等方面都有相應(yīng)的負(fù)載?？截愇募约皩⑽募囊粋€位置轉(zhuǎn)移到另一個位置時，Windows僅僅處理ODX權(quán)標(biāo)，所有傳輸工作都在SAN里面直接完成。

　　Windows Server 2012以兩種方式來實(shí)現(xiàn)ODX：首先，當(dāng)Hyper-V主機(jī)連接到ODX SAN后，創(chuàng)建或刪除VHD(X)文件或者合并快照等任何操作卸載到SAN上。其次，如果你有Windows 2012虛擬機(jī)駐留在支持ODX的SAN上，虛擬機(jī)里面的文件操作也將得到加速。這將這些操作所需的時間從幾分鐘縮短到了幾秒鐘，對大文件來說尤為如此。

　　一種新的虛擬硬盤

　　新的VHDX虛擬硬盤格式在之前文章已多次提到，但是添加的X看似不重要，實(shí)際上帶來了許多好處。首先，如果元數(shù)據(jù)操作過程中發(fā)生停電事故，VHDX有更強(qiáng)的彈性，更能適應(yīng)破壞;因?yàn)樗鼮檫@些操作保留了內(nèi)部日志。此外，現(xiàn)在開發(fā)人員和用戶有機(jī)會把自己的管理數(shù)據(jù)嵌入到VHDX文件里面。但是最大的改進(jìn)在于虛擬硬盤最大大小是64TB(理論最大大小是1.4 PB)。

　　有一些內(nèi)置工具可用于把VHD文件轉(zhuǎn)換成VHDX文件(反之亦然，只要文件小于2 TB)。新格式還在新硬驅(qū)上與4K扇區(qū)或512e扇區(qū)正確地對齊，不像VHD格式在512e磁盤上可能有問題。如果你在Windows Server 2012中創(chuàng)建一個新的VHD，也可以解決這個問題。你可以把2008 R2中的現(xiàn)有VHD轉(zhuǎn)換成Windows Server 2012中的VHD，這還有望解決扇區(qū)對齊問題。

　　圖2：由于磁盤大小每年在變大，能夠創(chuàng)建64 TB大小的虛擬硬盤讓平臺能夠適應(yīng)未來需要。

　　固定大小磁盤(自動完全配置)、動態(tài)磁盤(自動精簡配置)和直通磁盤之間的性能差異一直在穩(wěn)步縮小;而在Windows Server 2012中，沒有理由為了性能而使用直通磁盤，特別是由于你使用直通磁盤后，虛擬化技術(shù)的大部分優(yōu)點(diǎn)也就蕩然無存。固定大小磁盤與動態(tài)磁盤之間的性能差異也很小。所以，如果你果真決定使用動態(tài)磁盤，千萬要小心，確保你有一種機(jī)制來跟蹤和預(yù)測磁盤使用情況——磁盤存儲空間很容易被耗盡。

　　圖3：由于固定VHD(X)與動態(tài)VHD(X)之間的性能差異現(xiàn)在很小，在生產(chǎn)環(huán)境中使用動態(tài)磁盤是一個切實(shí)可行的選擇。

　　VHDX還支持收回未使用的空間，這類似TRIM為固態(tài)硬盤(SSD)收回未使用空間以及unmap為SAN收回未使用空間。傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)并不是真正刪除文件，而是僅僅刪除了數(shù)據(jù)指針;如果使用TRIM，操作系統(tǒng)收回存儲空間。在平常的VHDX操作中，這在后臺緩慢進(jìn)行，所以如果你在使用動態(tài)磁盤，又刪除了文件，該空間實(shí)際上將用于新文件，沒必要讓物理VHDX文件再次擴(kuò)大。如果你關(guān)閉了虛擬機(jī)，VHDX文件的實(shí)際尺寸會縮小，而VHD文件不會出現(xiàn)這種情況。#p#

　　虛擬光纖通道

　　VMware之前處于領(lǐng)先的另一個方面是這一點(diǎn)：如果你想在Windows Server 2008 R2 Hyper-V中創(chuàng)建訪客集群(確保應(yīng)用程序高可用性)，就不得不使用iSCSI，因?yàn)闆]有辦法把虛擬機(jī)連接至光纖通道SAN。這個問題在Windows Server 2012中得到了解決;虛擬光纖通道(VFC)提供了將虛擬機(jī)與得到支持的應(yīng)用程序集群起來(訪客集群)的功能，而每個虛擬機(jī)能夠有多達(dá)四個VFC HBA。微軟虛擬主機(jī)總線適配器(HBA)直接將光纖通道的邏輯單元號(LUN)呈現(xiàn)在虛擬機(jī)面前，所以要留意：SAN、光纖通道交換機(jī)和HBA必須支持N_Port ID虛擬化(NPIV)。即使在測試實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，也無法使用直接光纖通道線纜連接就應(yīng)付得了——你需要光纖通道交換機(jī)。

　　圖4：建立虛擬光纖通道很容易，只要你的HBA有針對Windows Server 2012的驅(qū)動程序。

　　與該版本Hyper-V的主題相吻合的是，微軟并不滿足于僅僅模仿VMware功能，它還更進(jìn)了一步，讓用戶有可能使用VFC，實(shí)時遷移虛擬機(jī)。不過，SAN撤除LUN的映射這個操作通常要花30秒到60秒的時間，而暴露端口顯然并不適用于實(shí)時遷移。每個虛擬機(jī)而是使用兩個全局端口名稱(World Wide Port Name)和兩個全局名稱(World Wide Name)，其中一個處于閑置狀態(tài);如果虛擬機(jī)轉(zhuǎn)移，另一個端口就會接過重任，使得原始端口成為閑置端口。如果你在虛擬機(jī)里面運(yùn)行SAN廠商的管理工具，它又沒有更新，不知道這種交換機(jī)制，那么交換端口時有可能發(fā)出警報(bào)。

　　存儲方面的其他改進(jìn)

　　Windows Server 2012提供了內(nèi)置的文件重復(fù)數(shù)據(jù)刪除功能，但是這只適用于沒有在使用的文件，所以它對VHD(X)庫來說會很方便，它將達(dá)到驚人的刪除效果(90%以上)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)虛擬硬盤上存在大量的重復(fù)內(nèi)容。另一個出色的特性就是，新的服務(wù)器管理器讓你可以將角色和特性直接部署到離線VHD文件上，這為管理你的虛擬機(jī)模板提供了另一條途徑。

　　存儲方面已經(jīng)介紹了不少。下一篇我們將介紹虛擬機(jī)的移動性。

　　http://virtualizationreview.com/articles/2013/04/29/hyper-v-dive-7-storage.aspx