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

　　在2007年的網絡存儲大會上，IBM負責系統(tǒng)存儲的總經理Andy Monshaw在他的主題演講中表示：“2005年以前，數據還是可以預測的，并且你可以判斷存儲容量在未來數年的增長情況�！庇捎跀祿�的急劇增長，合規(guī)報告的增加，以及復雜的數據需求(比如縱向數據挖掘)，存儲需求開始螺旋式上升。

　　在21世紀的頭幾年，通過逐步改進，比如更好的維護合同和容量使用率，IT管理員獲得了成本與操作上的好處。從2005年開始，急劇增長的數據使得成本削減更加困難，并推動管理員采用服務器虛擬化和桌面虛擬化。

　　服務器--存儲缺口

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

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

　　存儲網絡空間的大量消耗；

　　對舊存儲網絡的壓力；

　　備份數據大量增加；

　　經常需要增加存儲；

　　存儲架構、存儲管理和數據復制的復雜性增加。

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

　　重新尋找平衡

　　虛擬服務器環(huán)境中良好管理的SAN(或NAS)存儲設置可以降低數據存儲成本，提高性能，或簡化操作。像往常一樣，你可以在“更便宜--更好--更快”這個三角中選擇兩個方面進行優(yōu)化，但是不能同時優(yōu)化所有三個方面。市場上也沒有單一的“靈丹妙藥”。

　　本文比較了VM存儲管理的六個技術，并檢驗了哪些方式--或方式的組合--可以更好的應對各種數據管理挑戰(zhàn)。

　　一個虛擬化服務器環(huán)境要求服務器、網絡和存儲團隊齊心協(xié)力。這些團隊可能某種程度上傾向于各干各的，但是要構建一個均衡的服務器-存儲策略，每個團隊都必須理解其他人的優(yōu)先任務、流程和要求。將存儲規(guī)劃與虛擬服務器需求整合起來可以使組織更加高效地支持數據增長、成本控制和性能上的要求。

　　下面每個存儲解決方案都可以節(jié)約存儲，但是沒有一個是完美的：

　　對VM OS鏡像進行重復數據刪除。將幾乎相同的OS鏡像予以重復數據刪除可以大幅減少空間要求。

　　實施VM分層存儲。根據數據變動性、優(yōu)先級和訪問頻率，將不同的數據類型指定到合適的存儲層。

　　合并SAN。通過本文所描述的幾種方法優(yōu)化SAN存儲。

　　通過使用針對VM的NFS(網絡文件系統(tǒng))并使用重復數據刪除來簡化管理。

　　從快照進行配置。把VM當做完整大小OS鏡像“黃金副本”的空間優(yōu)化快照進行部署，可以在幾個完整OS鏡像的空間內存儲下很多VM。

　　對備份進行重復數據刪除。備份重復數據刪除在虛擬服務器環(huán)境下可以帶來特殊好處。

　　對OS鏡像進行重復數據刪除

　　在虛擬化環(huán)境下，每個OS鏡像中80-90%的內容都是相同的。例如，每個用戶的Windows開始畫面都是一樣的，只有系統(tǒng)信息，比如主機名稱和注冊表數據，可能會不一樣。此外，OS鏡像不會明顯影響磁盤I/O性能。一些廠商現在在提供針對主存儲的重復數據刪除功能，這樣OS鏡像所占用的空間可以有效減少70%左右，同時還不會對性能產生明顯影響。一家主要存儲廠商保證OS重復數據刪除最少可以節(jié)約50%的存儲空間。

　　對VM存儲的重復數據刪除正變得越來越普遍。舉例：一家大型保險公司擁有400TB的主存儲，并且有200個快速增長中的虛擬服務器，每個虛擬服務器有20GB或更大的OS鏡像。通過對VM OS鏡像進行重復數據刪除，優(yōu)化SAN，對VM備份進行重復數據刪除，這家公司預計未來三年可以節(jié)約至少75萬美元的成本。

　　使用存儲分層

　　服務器管理員不僅應該告訴存儲團隊需要多少新存儲，而且應該告訴他們應該把哪種類型的數據放在哪種類型的存儲上。存儲團隊可以設置分開的存儲池，這樣更加靜態(tài)的和訪問頻率更少的數據(比如，OS鏡像)可以放在速度比較慢的第三層存儲(例如，SATA磁盤)--這個存儲層的成本往往比第一層存儲的成本低五到七倍。訪問頻率更高的數據，比如應用程序，可以放在第二層存儲。最快、最昂貴的第一層存儲應該保留給那些最容易變動的頁面文件和數據庫。

　　需要指出的是，一些虛擬化組件，比如VMware Site Recovery Manager(SRM：站點恢復管理器)，目前要求恢復單一VM所需的所有數據都應該在單個ESX存儲池。基于陣列的分層工具(比如，Compellent、EMC和日立數據系統(tǒng)的工具)。

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

　　合并存儲網絡

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

　　一些虛擬化管理產品(例如，VMware ESX 3.x)不支持存儲多路徑負載均衡，因此一次只能支持一條I/O通道�，F在的VMware ESX 4.x可以讓第三方多路徑軟件(比如EMC的PowerPath VE)同時使用多條I/O通路。這可以將端口數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，但是現在需要的數量可以變少。

　　另一個解決方法，N端口虛擬化(NPIV)可以讓單個HBA(主機總線適配器)支持多個虛擬主機總線適配器(vHBA)。每個子OS可以在SAN中有一個獨一無二的ID，從而提高了可靠性和安全性。存儲管理員可以使用現有工具來監(jiān)視從虛擬服務器到存儲陣列的SAN流程，從而幫助進行故障排查、I/O映射和容量規(guī)劃等任務。

　　考慮NAS

　　虛擬化存儲也可以通過NAS設備上的NFS來進行，不必使用帶VMware工具的基于FC(光纖通道)或iSCSI(互聯(lián)網小型計算機系統(tǒng)接口)的SAN。對于虛擬服務器來說，NAS設備擁有現成的可以使用的文件系統(tǒng)，從而排除了對基于服務器的文件系統(tǒng)(比如VMFS：虛擬機文件系統(tǒng))的需要。盡管相對于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。如果正確部署并使用獨立的VLAN(虛擬局域網)和多個Gb級以太網連接或更快的10Gb/秒以太網連接，NAS至少在速度和安全性上可以和更加復雜且昂貴的光纖通道SAN相媲美。

　　NAS的優(yōu)點包括：

　　對VM服務器OS的重復數據刪除功能內置在一些廠商的NAS設備中(例如EMC的Celerra和NetApp的FAS)。這種功能可以有效減少存儲要求。

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

　　NAS更加容易管理。例如，存儲管理員在擴展虛擬服務器上NAS存儲的時候無需進行主機系統(tǒng)操作，而SAN的擴展需要擴展LUN(邏輯單元號)或在服務器上創(chuàng)建更多的LUN，然后擴展文件系統(tǒng)和進行主機端的其他修改。

　　NAS部署需要一些最佳實踐指導，并注意一些事項：

　　不要長距離使用NAS，延遲性可能會隨著距離的增加而變得明顯。

　　使用UDP(用戶數據包協(xié)議)上的NFS v3(3.0版本的網絡文件系統(tǒng))和較大的幀，以便獲得最佳性能。

　　考慮使用一個孤立的VLAN來獲得更好的安全性和傳輸獨立性。

　　VMware SRM對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，在NAS上部署了VMware來簡化管理和對進行重復數據刪除。這家組織大幅減少了虛擬服務器的SAN連接成本，簡化了后續(xù)管理，并減少了VM對存儲容量的要求。

　　從快照進行配置

　　通過向VM服務器提供針對完全大小“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可以得到快速而經濟的配置。組織可以快速回應新的VM需求，同時節(jié)約大量的磁盤空間。對基于快照的鏡像的更新被寫入單獨的地址，通常被稱為“save-vol”或“snap reserve”。每個OS鏡像都可以單獨更新并保持自己的特征。許多個密集的子OS快照所占用的空間將只有幾個完整卷副本那么大。

　　重要的最佳實踐指導包括：

　　將頁面文件存儲在第一層或第二層存儲上，而不要放在基于快照的C：驅動器上。這是因為頁面文件會持續(xù)變動或經常被使用并消耗大量可變空間。

　　快照要求每個子VM有獨一無二的裸卷或單獨的NFS卷。OS對黃金鏡像的補丁不是自動打到副本上的。可以采用的解決方案包括：

　　分別將補丁應用到每個基于快照的OS實例上。這比較容易，但是缺少空間效率，因為它增加了系統(tǒng)所需的save-vol空間。

　　給黃金鏡像加補丁，然后將所有OS實例都用新的快照重新部署一遍。然后從備份中恢復系統(tǒng)狀態(tài)信息(注冊表，程序文件，主機名稱等)。這要比第一個方法難許多，但是保證了標準的OS以及其安全性，并能夠控制補丁所帶來的存儲增加。

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

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

　　對備份存儲的重復數據刪除

　　VM鏡像數據的高度重復性意味著鏡像重復數據刪除可以將備份存儲節(jié)約至多95%。對備份數據的重復數據刪除可以提供良好的投資回報。VM環(huán)境下有兩種備份重復數據刪除方法可以使用：

　　基于主機端的備份重復數據刪除(比如，EMC的Avamar或賽門鐵克的PureDisk)替代原有備份軟件。主機端的重復數據刪除消耗更少的網絡帶寬。

　　基于目標端的重復數據刪除(比如Diligent Technologies的產品，EMC的Data Domain事業(yè)部的產品，NetApp和Quantum的產品)便于部署，而且可以很好地和現有備份軟件協(xié)同工作，但是不能減少網絡帶寬的負擔。

　　雖然標準的磁帶備份要比基于磁盤的備份或VTL(虛擬磁帶庫)備份便宜許多，但是隨著重復數據刪除率接近100：1，對同樣容量的存儲進行重復數據刪除所需要購買的磁盤的成本已經接近于自動化磁帶。舉個例子，利用200美元/TB的LTO-4磁帶，備份100TB的VM數據，購置成本是2萬美元左右。我們假設重復數據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，那么磁盤購置成本是10萬美元--遠高于磁帶。如果壓縮比率是100：1，磁盤購置成本降到2.5萬美元--幾乎和磁帶一樣。

　　磁盤相對磁帶還有其他優(yōu)勢：

　　用戶可以針對災難恢復進行具備高成本經濟性的備份復制；

　　在電能、空間和冷卻要求上的環(huán)境節(jié)約；

　　遠程復制上的帶寬節(jié)約；

　　相對于磁帶管理的諸多問題，磁盤管理方便許多；

　　磁盤在SLA(服務水平協(xié)議)和恢復速度上優(yōu)于磁帶備份，因此可以大幅減少商業(yè)風險。

　　備份重復數據刪除非常流行。例如：一家大型地區(qū)銀行組織有超過200TB的磁盤主存儲，還要支持300到400個VM服務器。通過基于來源端的對VM數據的備份重復數據刪除，該組織幾乎可以不必再用舊的備份存儲系統(tǒng)、軟件和維護操作，同時改善了本地恢復能力和災難恢復能力。