數據管理的智能趨勢（3）：存儲虛擬化與虛擬環境下的數據管理

做者：崔昊 - DOIT傳媒執行總編，七年IT媒體從業經驗，關注服務器、存儲和信息化領域 

數據普遍存在於企業的IT系統中，是企業發展的核心，一切的IT系統發展都有賴於數據，並服務於面向企業業務的數據管理需求。隨着IT行業的發展以及企業對數據管理要求的不斷進步，數據管理的「智能」趨勢已經銳不可當，智能的數據管理正在成爲全部企業所追求的共同發展目標。

 

本文是《數據管理的智能趨勢》系列文章的第三篇，在本篇文章中，您將瞭解到，爲什麼咱們必需要考慮虛擬化所帶來的影響，以及在智能數據管理理念中虛擬化——尤爲是存儲虛擬化——所佔據的特殊地位。同時，在虛擬化成爲必然發展方向的態勢下，咱們應該如何付諸行動：在虛擬化的環境裏實現智能數據管理，經過存儲虛擬化將數據管理變得更加智能，是本篇文章但願傳達給您的信息。

 

而在下一篇文章中，咱們將重點介紹「數據保護與支出成本的兩面性」，幫助您瞭解，是否更好的保護必定意味着高昂的成本，以及無縫擴展和領先的自動分層技術對數據保護的意義，敬請期待。

經過上一篇文章《數據管理的智能趨勢（2）：如何實現高效的數據管理》，相信您已經瞭解到實現高效的數據管理並不只僅意味着提升效率，它包括從成本經濟性、服務水平管理、業務敏捷性等方面對數據管理所進行的要求和改變，高效數據存儲的概念早已經超越傳統的效率話題，成爲數據存儲的基礎需求，並做爲智能數據管理的重要組成部分，擔當起基礎的重擔——智能數據管理首先應當是高效的數據管理。在上一篇文章中，咱們也給出了部分實現高效的數據管理的要點和方法。

着手實現高效數據管理，達成智能數據管理的過程當中，外部環境的變化影響甚至決定着咱們所採用的手段和方式，所以，咱們必需要同時注意IT系統的建設、運維和優化所處的總體環境與氛圍的變化，不然，咱們將難以根據不斷變化的實施狀況，實現真正的高效的、智能的數據管理。

信息技術行業每每按發生重大技術創新的時代來定義，例如PC時代、移動計算時代和互聯網時代。隨着虛擬化技術的日趨成熟，咱們已從互聯網時代的隨時隨地鏈接，前進到了虛擬化時代。

 

 

圖釋：咱們已經進入了虛擬化時代，將來的IT基礎架構，大部分將是基於虛擬化的。

充分挖掘虛擬化時代這一新時代的所有潛能，正在成爲IT系統的發展目標之一，但在這一目標之下，又會對數據管理產生什麼樣的影響？虛擬化技術、虛擬化的數據中心，又是如何深入的改變着數據存儲？在數據存儲領域，存儲虛擬化的出現，會對虛擬化環境下的數據管理產生哪些影響？又如何應對？

虛擬化數據中心對數據存儲的挑戰：I/O、管理、自動化、數據中心架構

虛擬化的收益顯而易見，原有分散的系統被彙集起來，統一管理並充分利用硬件資源，所以，虛擬化技術首先在服務器系統上應用，數據中心內的服務器被快速的經過虛擬化進行整合，減小了資源浪費，並可以以龐大的資源池運營較大的業務系統，或快速創建、消除和遷移業務系統——在虛擬化的平臺上。

 

 

圖釋：存儲虛擬化（Storage Virtualization）讓數據從物理設備上進入虛擬空間，虛擬磁盤（Virtual Disks）能夠加快配置磁盤、卷的速度，但正如圖示，經過服務器虛擬化（Server Virtualization）少許的物理服務器被虛擬出大量的虛擬服務器（虛擬機，Virtual Machines），帶來大量複雜的I/O需求。

但虛擬化並不是沒有問題——即便是隻在服務器系統上進行虛擬化，服務器虛擬化一般會增長鏈接到每臺物理服務器的存儲環境的I/O資源需求。在虛擬化以前，大多數服務器在運行一個應用程序時，常伴有大量的處理和存儲I/O資源分配。經過服務器虛擬化，咱們將許多應用程序負載到一個主機上，並各自運行在本身的虛擬服務器上。咱們將增長比過去乘以10倍或更多的潛在存儲I/O¹。

同時，因爲虛擬化資源池內所運行的業務種類增多，I/O 類型開始出現差別，且I/O資源是大量隨機的，全部這些應用都獨立的運行在共享物理主機的虛擬機上。應用程序不多會檢查是否有其餘應用正在佔用存儲資源，它將跨過虛擬化管理程序去得到所須要的帶寬，而虛擬化管理程序須要調整這個應用到肯定的端口運行並得到可靠的帶寬。

接下來，管理和緊接而來的自動化成爲難題，虛擬化系統的管理與傳統的物理系統不一樣，咱們沒法利用在物理世界所積累的經驗，去解決絕大多數虛擬世界所遇到的問題——僅虛擬化系統就包括有VMware、微軟Hyper-V、Citrix虛擬化與Red Hat等虛擬化平臺，每種獨具特點，與物理世界統一於X86或RISC不一樣，擁有不一樣的管理和自動化適應性界面。

數據中心的架構也隨之轉變，咱們會逐步發現，數據中心的核心開始由服務器——計算設備——轉向I/O設施，其中包括存儲系統和網絡交換架構。當I/O設施成爲數據中心的核心，數據中心的重點也就繼而轉向了管理I/O設施的智能數據管理平臺，由於咱們須要利用智能的、高效的數據管理平臺管理存儲着的靜態的數據或是流動的在網絡交換設備中的動態數據。

虛擬化的發展還有一個潛在問題，那就是「虛擬機蔓延」，爲了臨時業務應用所創建的虛擬機，以及應用以後被中止但長期未刪除的虛擬機，將形成數據中心被大量的虛擬機所填滿，也帶來存儲容量的極大浪費。爲了應對這個問題，按照傳統的方法只可以在初期採購時，購買遠超當時需求的存儲容量——更多的磁盤意味着更昂貴的價格，但誰都知道磁盤價格的降低速度正在不斷加快——虛擬機的「蔓延」的問題，須要更好的、更智能的數據管理，具備極大的根據虛擬化要求而彈性應變的能力。

智能數據管理做爲一種趨勢的重要性被再度增強，咱們須要智能數據管理來承載靜態的或動態的數據，因爲負責傳輸動態數據——有一種觀點認爲網絡交換設備也是存儲系統——的網絡交換設備相對而言負責更爲簡單的過程，單個數據存在其上的時間較短，所以，重點也就落在了存儲系統上，其必需要針對虛擬化的外部環境作出及時的響應。

什麼是合格的虛擬化存儲：自動化、簡化管理、虛擬化管理程序與應用整合、利舊

如何評價虛擬化存儲合不合格呢？根據性能仍是別的什麼？爲何咱們會看到在高性能的存儲系統加入數據中心以後，存儲基礎架構仍然會成爲制約服務器虛擬環境發展的障礙——事實是，至今，許多IT專業人士尚未找到根本解決服務器虛擬化所帶來的存儲問題的解決辦法。

存儲系統的性能、容量和價格已經再也不是制約存儲系統應用的桎梏，在單位容量或單位性能上所須要花費的成本隨着IT技術的發展已經愈來愈低，摩爾定律很好的詮釋了這一切，可是，這些更大容量、更高性能、更便宜的存儲仍然難以知足虛擬化對存儲的需求。

按照虛擬化對I/O設施所提出的新需求，合格的虛擬化存儲應具備如下特徵：

一、 自動化：虛擬機的數量、I/O吞吐量、部署及遷移需求都是巨大的，虛擬化存儲須要自動化的管理而非傳統機械式的人工干預。

二、 簡化管理：隨着服務器虛擬化帶來的虛擬機的增多，以及多種虛擬化平臺互不兼容的問題，一個簡單、易用的虛擬化存儲部署、配置界面將極大地簡化不一樣虛擬化平臺接入存儲系統的複雜性

三、 虛擬化管理程序與應用整合：應用再也不基於物理設備，而轉向虛擬設備，沒法與應用整合，仍然以物理方式管理虛擬化架構的管理程序對於系統管理將是低效率的。

四、 利舊：虛擬化的重要性之一在於不一樣類型、不一樣年代的IT設施能夠被很好的利用起來，虛擬化存儲須要擁有非斷代升級、對舊有設備的融會貫通的利用能力，而非「喜新厭舊」須要「替換」而非「整合」舊有的設備，形成IT投資的浪費。

五、 精簡卷：自動精簡配置將解決虛擬化「蔓延」的窘境，在虛擬機被中止進而刪除後，回收空間，或在虛擬機激增時快速按需擴容。

 

 

 

 

 

 

圖釋：以Compellent的高級精簡配置*爲例，數據被預先配置，隨後根據需求擴充卷容量（如爲不斷膨脹的虛擬機），而一旦需求縮小，容量能夠被回收（如虛擬機被刪除後，以前所佔用的容量能夠被回收）。

*該技術的理念是：在初始配置存儲系統時，配置較少的實際容量，但爲數據卷虛擬配置遠超於此的容量，在數據量激增後，虛擬配置新的物理空間到卷中，知足用戶需求；同時，當用戶不須要部分容量後，能夠將物理空間分配給其餘的卷或應用程序。從而減小初期的容量購買，並避免容量浪費。

虛擬化數據中心與雲基礎架構的要求：流動的虛擬化

虛擬化帶來了三大受益：提升系統利用率（多個物理系統整合成統一的資源池，提高利用率）、整合異構環境充分利舊（多種不一樣的異構環境造成統一資源池，利於資源調配和利用舊設備）、快速的部署和遷移虛擬機/應用（部署上線虛擬機和將虛擬機在不一樣的但已經統一在資源池中的設備間進行遷移）。

在這三大受益中，虛擬化的用戶們在享受了前兩點帶來的好處後，正在進入快速的部署的新階段，同時開始從物理設備上遷移系統平臺與應用，而這也正是目前最爲熱門的話題。

快速的部署與遷移虛擬機/應用解決了困擾企業IT系統應用的一個老大難問題：如何根據業務靈活、動態、隨需而變的設計、部署和分配企業IT計算和存儲資源，而也由於虛擬化的這一優點，大量企業將虛擬機遷移做爲重點應用開始嘗試，根據不一樣的業務負載和響應速度，虛擬機及其所承載的業務在不一樣資源池上遷移流動，造成了流動的虛擬化。

隨着流動虛擬化的深刻，虛擬化的數據中心必然走向私有云、公有云或是混合雲，這三大雲的形態表明着不少用戶虛擬化進程的終極目標，意圖實現IT架構即服務、按需付費、多租戶、靈活異構平臺多應用等不一樣的應用模式，但用戶須要從現有虛擬化架構，平滑遷移到私有云、公有云或是混合雲的能力，尤爲是針對數據、信息，沒有數據與信息的平臺架構沒法直接支持業務發展，只是承載測試數據進行模擬的平臺註定只能做爲企業業務的襯托。

總的來講，在知足虛擬化存儲的需求以後，虛擬化數據中心與雲基礎架構提出了新的要求，須要Ready for Cloud而數據也要流動起來，咱們必需要看到，如何管理從虛擬化平臺、虛擬化數據中心，到私有云、公有云或是混合雲的數據，將是智能數據管理所面對的下一步挑戰。

戴爾新一代SAN存儲：Compellent、EqualLogic爲虛擬化時刻準備着

爲虛擬化而作的準備中，改變存儲架構是你能作的最快的事情，可是否只是簡單的更新換代？好比說，在光纖��道（FC）環境中，這意味着能夠升級到8Gb/秒光纖或10Gb/秒以太網光纖通道（FCoE）。對NAS或IP-SAN環境來講，這一般意味着從多個1Gb鏈接升級到10Gb以太網。若是用戶還在進行融合項目的話，也能夠選擇FCoE方案，它能夠×××能升級之外的其餘好處。

但這是可行或是可以持久的解決之路麼？事實上，單純經過帶寬上付出的開銷所得到受益已經愈來愈少，而選擇面向將來的流動虛擬化、流動數據（Fluid Data）的Compellent 多協議SAN存儲和已經爲雲準備就緒（Ready for Cloud）的IP-SAN EqualLogic存儲系統，或許是你能夠借鑑的方式。

雖然Compellent與EqualLogic身處FC-SAN與IP-SAN的不一樣領域，可是他們「同是遊戲規則的顛覆者」，在分層管理、橫向擴展方面都具備優異的性能，幫助每一個存儲管理者可以管理更多額的存儲容量，並打破了傳統的破壞性及「斷代升級」式的擴展與升級方式，減小了企業對存儲的管理及總擁有成本（TCO）。

做爲戴爾存儲的「左膀右臂」，Compellent和EqualLogic擁有驚人的共同點，這二者共同擁有的自動精簡配置（精簡卷）和自動分層存儲完全解決了虛擬機「蔓延」的狀況。

事實上，虛擬機「蔓延」的狀況將在自動精簡配置應用後將獲得極大的緩解，自動精簡配置將爲快速增加的虛擬機動態擴容卷容量，同時Compellent還可在虛擬機被刪除時回收已經再也不利用的空間，從而節省大量的，因臨時生成的虛擬機及虛擬機「蔓延」所形成的容量浪費。

自動分層存儲則爲戴爾的兩大存儲系統實現了高效的「流動數據（Fluid Data）體系結構」——在合適的時間將數據放在合適的位置，將已過期的或對性能要求不高、未運行高負載應用或乾脆是棄置不用但必需要保留的虛擬機放置在大容量低價格的磁盤上，並調整高負載的活躍虛擬機進入相似SSD的高速空間，從而實現以合理的成本知足最大的需求。

但這二者也擁有不一樣的特質：Compellent來講， Compellent Storage Center這一向穿整個Compellent架構的平臺既是其統一管理平臺又是其擴展與面向虛擬化服務的保障，其可以在簡化虛擬化環境下的存儲管理的同時，保證全部的Compellent磁盤陣列系統可以簡單的融合到一個單一的存儲池中，提供統一的存儲I/O、設備鏈接、容量管理接口，並支持包括：Windows, Solaris, HP-UX, Linux, AIX, Netware, Mac OS X, Tru64, Open VMS, VMware在內的全部的操做系統與虛擬化平臺。

同時得益於這一平臺在接口、設計及二進制方面的兼容性，Compellent提供了隨用戶需求而增加的性能隨容量線性增加的模式，同時提供的「永久軟件許可證設計」，支持斷代——從第一代、第二代到最新的一代——產品的融合在統一存儲池中，並提供塊與文件的混合訪問形式與異構操做系統的文件共享，隨着虛擬化程度的加深，虛擬機數量的增長，Compellent在容量和性能上均可以得到充分的知足。

統一管理平臺之上所構建的軟件組合：自動精簡配置、自動分層存儲（自動遷移不活躍的數據到低成本的SATA硬盤或近線SAS）、智能自動化（Enterprise Manager軟件提供多設備、多資源類型的管理並自動優化性能、容量規劃、分配卷、提交報告和設置災難恢復）等技術以及基於Enterprise Manager軟件的智能自動化，讓Compellent成爲適當的虛擬化數據中心存儲系統。

而具備在磁盤和RAID 組之間實現自動負載均衡及SSD與SAS磁盤分層等自動化分層功能的EqualLogic系統在被戴爾收購以前，做爲獨立存儲系統供應商的創建初衷與市場競爭點就是「爲虛擬化而設計（Design for Virtualization）」，提供了「1小時內爲虛擬機提供網絡存儲」，剛剛得到了InfoWorld（信息世界）2011年最佳存儲系統技術獎，被評爲「虛擬化服務器環境中排名第一」的存儲系統。

但EqualLogic顯然擁有進一步深化的能力，咱們知道，雲基礎架構要求一個真正的「虛擬的,能自動調優的存儲」平臺，這意味着一個「Ready for Cloud」的存儲平臺，須要知足至少三個條件：自動分層存儲/自動化管理、面向虛擬化以及爲雲基礎架構的鏈接方式作出準備，甚至已經有報告顯示，有部分電信用戶主要使用EqualLogic解決方案，來實現存儲整合、存儲虛擬化和數據保護等用途²。同時，它不只自己就設計自雲基礎架構的最普遍的鏈接方式：IP網絡，並且已經支持將來技術DCB（Data Center Bridging）鏈接及數據中心無損以太網（加強型數據中心以太網），實現了對新一代以太網的支持。

誰都知道，不管是私有云、公共雲仍是混合雲，以太網從10Gb到40Gb，再到100Gb的高速發展模式讓它成爲必然的將來壟斷的網絡鏈接方式³，事實是，Compellent這一曾根植於FC-SAN環境的設備，如今也已經進化爲FC-SAN+IP-SAN+NAS的統一存儲系統。

總結：智能數據管理服務虛擬化時代

從上文能夠看出，虛擬化正在深深的改變數據管理的傳統方式，而智能數據管理也必將隨着虛擬化的普及與深刻，產生更多、更細和更復雜的變化，但萬變不離其宗，智能數據管理在四個維度「經濟節省、服務水平管理、業務敏捷及系統與業務相結合」的引導下不斷的發展和進步，加之與VIS的緊密整合（能夠參見 戴爾技術中心社區精彩文章《雲計算模式和 Dell 的虛擬集成系統架構》）——相信經過存儲虛擬化與虛擬環境下的數據管理，全部的問題都將迎刃而解。

在本系列的下一篇文章《數據管理的智能趨勢（3）：保護與成本的兩面性》中，您將瞭解到，數據保護的目標到底何在？是不惜成本的不斷冗餘數據仍是可以用更輕鬆的方法巧妙地化解數據保護與支出成本之間不斷增加的矛盾？保護與成本的兩面性又體如今何處。

相關資料：

1 《在虛擬環境中的存儲性能挑戰》，Storage Switzerland創始人George Crump，2011年

http://storage.doit.com.cn/article/2011/0324/295143.shtml

2 《ESG實際使用評測報告：Dell EqualLogic企業級虛擬存儲設備（中國用戶使用評測）》 ，ESG分析師周家術 ，2011年

http://www.esg-sino.com/research_PDF/chinese/ESG_Field_Audit_Dell.pdf

3 《IDC 全球每季度企業網絡跟蹤報告》2010年第二季度：2010年第二季度萬兆以太網交換機銷售收入同比增加87.9%，季度端口出貨量首次突破100萬個。萬兆以太網的應用是由數據中心、雲計算和園區網絡建設推進的。

4 戴爾智能數據管理網站：加速您的數據管理策略

http://www.dell.com.cn/idm

5 IDM與VIS的緊密整合 (戴爾技術中心社區精彩文章）

http://zh.community.dell.com/techcenter/b/weblog/archive/2011/03/14/cloud-computing-models-and-dell-s-virtual-integrated-system-architecture.aspx

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全部文章：

數據管理的智能趨勢（1）：在數據世界迎接智能數據管理理念

數據管理的智能趨勢（2）：如何實現高效的數據管理

數據管理的智能趨勢（3）：存儲虛擬化與虛擬環境下的數據管理

數據管理的智能趨勢（4）：保護與成本的兩面性

數據管理的智能趨勢（5）：面向將來的數據管理