可感覺虛擬機的存儲技術(shù)很有可能是企業(yè)級存儲領(lǐng)域發(fā)展階段的下一大熱門技術(shù)。本文解釋了個中原委。

2013年舊金山VMworld大會的其中一個熱門話題是，存儲概念變得與虛擬化概念更加一致了。簡而言之，虛擬化技術(shù)廠商已經(jīng)認(rèn)識到了市場需要所謂的可感知虛擬機的存儲技術(shù)(VM-aware storage)。

一個廣泛討論的話題是虛擬卷(Virtual Volumes)。VMware虛擬卷(vVOL)是一種提議中的存儲接口，它可以提供虛擬機細(xì)粒度配置、快照和克隆等功能。雖然可感知虛擬機的存儲技術(shù)涵蓋的絕不僅僅是vVOL接口，但是VMware公司的大力投入和宣傳，恰恰表明了擁有與虛擬化更加一致的存儲系統(tǒng)顯得越來越重要。

可感知虛擬機的存儲技術(shù)是企業(yè)存儲領(lǐng)域的下一個發(fā)展階段――這是專門為虛擬化環(huán)境設(shè)計的存儲技術(shù)。IT部門和專家們達(dá)成的共識就是，虛擬化已經(jīng)給存儲提出了一系列新的要求。遺留架構(gòu)無力滿足這些要求，因為它們本身是為裸機工作負(fù)載帶來的傳統(tǒng)輸入/輸出模式而設(shè)計的。

IT部門期望虛擬化效率越來越高。正如在VMworld大會上傳達(dá)的信息那樣，存儲在阻礙大多數(shù)IT部門部署大規(guī)模的虛擬化環(huán)境，包括對輸入/輸出密集型的一級應(yīng)用程序?qū)嵭刑摂M化，比如關(guān)鍵業(yè)務(wù)型的聯(lián)機事務(wù)處理(OLTP)工作負(fù)載。那么，一種行之有效的可感知存儲方案有什么樣的要求呢?

性能很重要

最佳的虛擬化性能需要存儲解決方案能夠應(yīng)對虛擬化技術(shù)帶來的獨特挑戰(zhàn)。最新一代的服務(wù)器可以輕輕松松支持幾十個虛擬服務(wù)器。這些虛擬服務(wù)器個個都會生成自己的輸入/輸出數(shù)據(jù)流。因而，較之在裸機服務(wù)器上運行的應(yīng)用程序帶來的輸入/輸出模式，虛擬化環(huán)境帶來的輸入/輸出模式其隨機性要強得多。這種輸入/輸出混合效應(yīng)(I/O blender effect)意味著，在傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)上，性能下降得很厲害。這進(jìn)而導(dǎo)致IT部門推遲對輸入/輸出密集型的一級應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化，手動隔離工作負(fù)載。

雖然固態(tài)硬盤(SSD)或基于閃存的存儲可以在延遲和吞吐量方面帶來高出幾個數(shù)量級的性能，但光這種存儲技術(shù)還不是應(yīng)對大規(guī)模虛擬化挑戰(zhàn)的解決方案。這主要是由于成本過高，固態(tài)硬盤或閃存的成本是同等容量的磁盤的5到10倍。

雖然重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮兩項技術(shù)有利于最大限度地減小虛擬化對存儲容量的要求，光使用這些技術(shù)還無法消除閃存存儲和磁盤存儲之間的成本差距。因而，混合存儲(結(jié)合閃存和磁盤)已嶄露頭角，應(yīng)對輸入/輸出混合效應(yīng)帶來的種種挑戰(zhàn)。

你可以通過多種方式將閃存部署到混合存儲環(huán)境中。遺留存儲系統(tǒng)常常將閃存整合到基于磁盤的現(xiàn)有架構(gòu)中。閃存有時被用作高速緩存或事后擴充的存儲層，繼續(xù)使用磁盤輸入/輸出作為基本數(shù)據(jù)路徑的一部分。

雖然基于閃存的讀緩存部署起來更容易，但是如果擴展到單一系統(tǒng)上有成百上千個虛擬機的環(huán)境，那么可持續(xù)寫性能就成問題，要是對底層的虛擬機缺乏一個全面的了解，更是困難重重。同樣，萬一出現(xiàn)緩沖未命中(miss)或閃存層已塞滿，使用基于閃存的存儲層也會受到基于磁盤的性能的拖累。在這個存儲層中，活動數(shù)據(jù)緩存于閃存層，定期遷移到磁盤層。

另一種新興的混合架構(gòu)使用詳細(xì)、動態(tài)的虛擬機輸入/輸出分析技術(shù)。這里，所有的活動數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)都保存在閃存中，只有非活動數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)移到歸檔磁盤。這種方法使用嵌入式重復(fù)數(shù)據(jù)刪除、壓縮和虛擬機工作集分析，讓你可以滿足閃存提出的所有輸入/輸出中99%以上的要求，可獲得很高的吞吐量，并且為讀寫操作提供了穩(wěn)定一致的亞毫秒延遲時間。

如果企業(yè)想運行使用虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的一級應(yīng)用程序，為虛擬化應(yīng)用程序保證性能也是個問題。許多使用共享式虛擬基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的應(yīng)用程序往往帶來了一個棘手的相鄰問題。如果某一個應(yīng)用程序遇到需求高峰，更拼命地動用共享資源，那么另一個應(yīng)用程序的性能就會受到影響。

可感知虛擬機的存儲系統(tǒng)必須支持?jǐn)?shù)百個虛擬機的混合工作負(fù)載，而每個虛擬機各自有獨特的輸入/輸出配置。隨著進(jìn)出流量的增加或減少，可感知虛擬機的存儲系統(tǒng)應(yīng)該分析和跟蹤每個虛擬機的輸入/輸出，在最需要一致性能的情況下提供一致性能。虛擬機服務(wù)質(zhì)量(QoS)功能也應(yīng)該是透明的，不需要任何手動的存儲調(diào)整。

虛擬機一致問題確實帶來了重大挑戰(zhàn)。不一致的虛擬機會導(dǎo)致輸入/輸出請求大大增加，耗用存儲陣列上的額外IOPS。隨著環(huán)境不斷擴大，而只有一個陣列支持?jǐn)?shù)百個虛擬機，這種影響會不斷迅速擴大。

可感知虛擬機的存儲技術(shù)要求虛擬機自動一致。存儲系統(tǒng)應(yīng)該動態(tài)適應(yīng)虛擬機布局，并且當(dāng)虛擬機在創(chuàng)建、遷移或克隆時，自動確保所有虛擬機一致。你應(yīng)該能夠使用可感知虛擬機的存儲技術(shù)，享受性能的提升，不會出現(xiàn)虛擬機停機，也不需要你干預(yù)。

虛擬機數(shù)據(jù)管理

可感知虛擬機的存儲陣列應(yīng)該能夠讓所有關(guān)鍵的數(shù)據(jù)管理操作在虛擬機層面進(jìn)行。這有助于管理大到大規(guī)模的虛擬化環(huán)境，小到虛擬磁盤層面，采用全面的細(xì)粒度控制機制。VMware vVOL接口可借助配置、保護(hù)和克隆功能，處理這方面的一部分任務(wù)。

確保功能得到高效部署、以適應(yīng)大規(guī)模環(huán)境的重任仍落在底層存儲系統(tǒng)的頭上。支持1000個虛擬機的可感知虛擬機的存儲解決方案必須能夠處理從數(shù)萬個到數(shù)十萬個不等的vVOL。這還考慮到了單個虛擬機、單個虛擬磁盤以及快照的多個vVOL。

提供克隆功能的傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)可能會導(dǎo)致虛擬機部署、克隆和管理等操作方面的復(fù)雜性大大增加?？筛兄摂M機的存儲系統(tǒng)需要在每個虛擬機層面有節(jié)省存儲空間的克隆操作。這就消除了遺留存儲架構(gòu)的局限性，而遺留存儲架構(gòu)少不了復(fù)雜的配置和管理。

可感知虛擬機的存儲要求你不斷增加快照，以支持單個虛擬機的克隆功能。為此，你可以拍取一個新的快照，也可以克隆快照。這樣一來，你可以立即創(chuàng)建數(shù)百個虛擬機克隆，它們都節(jié)省存儲空間，在最高性能狀態(tài)下運行。然后，你可以快速訪問、啟動及投入使用克隆的虛擬機。這有助于更高效的應(yīng)用場合，比如虛擬桌面基礎(chǔ)設(shè)施(VDI)、開發(fā)和測試、商業(yè)智能(BI)以及數(shù)據(jù)庫測試。

可感知虛擬機的存儲技術(shù)還需要高效的虛擬機復(fù)制，即從主陣列復(fù)制到輔助陣列。虛擬機級復(fù)制讓你可以將保護(hù)策略運用到每個虛擬機，而不是運用到存儲的任意單位，比如卷或邏輯單元號(LUN)?？筛兄摂M機的存儲技術(shù)還讓你可以為每個虛擬機或每組虛擬機輕松制定一項快照和復(fù)制策略。

虛擬機級復(fù)制需要將經(jīng)過重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮處理的虛擬機快照，從一個存儲系統(tǒng)復(fù)制到另一個存儲系統(tǒng)。你在網(wǎng)絡(luò)上唯一發(fā)送的內(nèi)容就是實際的已變更數(shù)據(jù)塊或未命中數(shù)據(jù)。因而，虛擬機復(fù)制有望大幅節(jié)省廣域網(wǎng)資源。它還可以幫助你執(zhí)行遠(yuǎn)程克隆操作。這將使得為VDI等工作負(fù)載分發(fā)黃金映(golden image)像既高效又簡單，又能確保多站點高可用性(HA)。

由于可感知虛擬機的存儲是專門為虛擬化環(huán)境設(shè)計的，所以它需要內(nèi)置的存儲智能和控制。這樣一來，你就沒必要從事低級的、與虛擬機有關(guān)的存儲配置任務(wù)。因而，考慮到平臺具有的內(nèi)置存儲智能和虛擬機控制，管理任務(wù)有望實現(xiàn)自動化。

虛擬機性能跟蹤

傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)從LUN、卷或文件系統(tǒng)的角度提供了性能概況。它們無法單獨提供虛擬機性能概況，也無法提供洞察力，以便用戶了解虛擬機性能特點。要是不借助相關(guān)的虛擬機性能衡量尺度，就很難明白一些情況，比如新虛擬機工作負(fù)載帶來的影響。

查找性能瓶頸的根源很費時、很沮喪，有時還不確定。它需要反復(fù)收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)以形成假設(shè)，并測試這個假設(shè)。在大企業(yè)中，這個過程常常需要幾個人和幾個部門相互協(xié)調(diào)，通常歷時數(shù)天、甚至數(shù)周。

可感知虛擬機的存儲技術(shù)應(yīng)該會讓你全面完整地了解虛擬機，包括全程跟蹤和顯示整個數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬機性能。這確保你能夠獲得所需的關(guān)鍵統(tǒng)計數(shù)字，從而簡化排查性能問題的過程。

下一個階段

可感知虛擬機的存儲技術(shù)有望以最佳方式支持大規(guī)模虛擬化存儲要求。它會提供虛擬機性能和密度，又沒有復(fù)雜性。它還為虛擬機細(xì)粒度數(shù)據(jù)管理和自動化提供了操作和控制，還提供了全面的洞察力，以便深入了解虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)而了解虛擬機性能特點、排查問題。

http://virtualizationreview.com/Articles/2013/10/01/Whats-So-Special--About--VMAware-Storage.aspx?Page=1