對于VMware環境中的存儲虛擬化來說,我們需要考慮哪些問題?要回答這個問題,首先要回答另一個問題:為什么部署VMware?
部署VMware的目的是通過服務器虛擬化,提升IT環境的經濟性、可管理性。既然如此,那么作為系統的基礎---存儲層,是否也需要進行虛擬化呢?答案是肯定的,因為它可以使企業的VMware環境更加經濟、有效、易于管理。
必要的自動存儲加速能力
我們知道,服務器虛擬化理論上來說會提高系統的利用率,減少系統閑置資源。然而對于存儲虛擬化來說,選擇一個好的方案卻很有機會為存儲系統的整體表現帶來質的飛躍。
在虛擬化的時代,所有配套技術也同步地都在飛速的發展, CPU核數快速增加,總線變成了交換式互聯結構,內存容量單位從GB正轉變成TB,但是,有些東西始終未曾變過:硬盤。
數據是IT系統的核心,進而存儲子系統也就成了IT系統的核心硬件,一個系統的運行效率將直接受制于存儲子系統的性能和效率。從傳統IT部署方式進入虛擬化的IT部署方式,是對存儲子系統的嚴峻挑戰。
以往的老式IT部署方式中,每個設備從一開始就被賦予固定及專屬的用途,存儲的負載是相對固定的,以業務峰值來選取合適的設備,其利用率并不充分。而在虛擬的平臺上,一切都是動態的,人們終于有機會榨出系統的全部潛能,以做到物盡其用。不是嗎?提高資產利用率,這本來就是虛擬化的初衷之一。此時,當我們試圖發揮出存儲的所有性能時,卻驚奇地發現它的性能直線下降了,因為它還是30年前的結構,隨機訪問是它的死穴。大量的訪問會使立即硬盤轉入隨機訪問方式,性能下降百倍至千倍,磁盤成了服務器虛擬化平臺中最沉重的包袱。
將整個存儲都替換成更強、更快、最好的存儲設備嗎?當然可以,只要你愿意付出成本。計算機的所有部件都在進行飛速更新,新技術新產品層出不窮,當然也包括了用于存放數據的存儲設備,例如固態硬盤就是高性能磁盤的代表,我們當然也有機會選擇完全用SSD硬盤組成的存儲設備。然而當我們將幾乎所有的部件都替換成最先進最前沿的部件時,卻仍不得繼續使用數十年前的老舊技術“溫徹斯特機械硬盤”,因為我們必須考慮成本。
要么支付用于購買新型存儲的巨大成本,走出虛擬化的最后一步,要么繼續使用老舊存儲技術,讓“核心部件”成為 “核心瓶頸”,看來經濟與性能已然成為難以調和的矛盾。那么,我們是否有第三條路可選呢?能否組合二者的優勢,在傳統磁盤中混入少量的高性能存儲,并通過某種方法組合出一個“合成高性能”的存儲呢?
這就是緩存。當然,這不是傳統的緩存,作為存儲系統的核心,存儲虛擬化設備搭載的智能型超級緩存。超級緩存可以為前端應用降低存儲系統的訪問延遲,抹平訪問、傳輸峰值,使前端用戶能最終體驗到系統整體加速,就像存儲通道上的一條高速公路。
飛康NSS內置了超級存儲加速功能:SafeCache與HotZone。如何理解這兩種個功能的作用呢?
舉例來說,用戶使用VMware搭建的虛擬桌面辦公系統在早上8點至9點間迎來開機的高峰,此時就將后端存儲面臨的巨極大挑戰。我們手中筆記本電腦里的小硬盤每秒大約能承擔50~80次IO訪問,開啟一個Office應用就能讓它和我們都痛苦不已;至于一次開關機,則更能讓我們對硬盤IOPS的低下體會尤深,倍感焦急和惱火。那么試想,1000個桌面終端同時開機時需要多少IOPS?這需要500~1000塊盤才能滿足需求。
但仔細分析我們會發現,此時大家讀出的數據都是操作系統數據,其數據量非常小,如果我們將這部分數據存儲在小容量高性能存儲中,那么壓力就被掃除了。然而,我們打算像以往一樣,通過手動去實現它嗎?如果系統的負載更復雜、更動態呢?我們需要動態地、自動地、智能地完成這一切!
飛康NSS允許在指定的高性能存儲(例如SSD硬盤組)上開辟一個區域,用于為指定的虛擬磁盤提供緩存,存放常用數據。當某個數據區塊被重復讀寫過幾次后,就會被當作常用數據自動移入該區域,此時讀寫這部分數據時的性能是高性能存儲的等級。這就是HotZone---將經常需要訪問的“熱”數據存放在高性能存儲中。利用HotZone,我們只需配置少量的高性能(例如SSD硬盤)磁盤,就可以讓整個后端存儲看起都像是高性能存儲了。根據經驗,這個比例通常為100:1,即每100T普通硬盤空間配置1TB高性能存儲。
只需要混入1%的SSD硬盤,以后早上開機的時候,大家享受的都是SSD硬盤的開機速度。
虛擬平臺上還有另一種壓力。我們知道,系統和存儲設備中都有“寫緩存”,當數據隨機寫入時,可以暫存在緩沖中,無需等待真實I/O寫入的完成。但是這種緩沖很小,寫入的數據量較大時,緩存就會用盡,系統重新回到低性能存儲的狀態。
在使用虛擬化部署以前,存儲和主機上運行的I/O訪問模式和構成都相對較簡單,我們可以通過預測它的行為模式來設定緩沖的大小和比例。然而在虛擬化部署之后,這將成為不可能的任務:虛擬機主機上承載著大量且經常遷移的虛擬應用服務器,訪問模式和構成都非常不固定,因此存儲和主機上的緩存將完全失去預測能力,當I/O壓力增大到一定程度時,此時即使資源還很充足,系統仍會因存儲資源耗盡而提前進入緩慢運行的狀態。
飛康NSS通過在內部安裝之前提到的“SafeCache”解決問題,這是又一種超級緩存技術。所謂“超級”,一是相對于傳統緩存來說容量超大,高達1TB,二是性能超強,緩存的訪問性能與內存相同,三是安全性超高,不會受掉電影響及控制器切換影響。這種緩沖就是我們之前提到的SafeCache---安全緩存。安全有兩層意思,一是指它對于數據是安全的,不會因為掉線、切換而丟失數據;二是指緩存機制的安全,不會因為訪問模式的變化而失效。
在以往的VMware部署時,我們必須面對極其頭痛的存儲性能分布(負載均衡)問題,然而隨著IT的發展系統變得越來越復雜,這種工作的難度正以指數形式增加,人工的存儲負載均衡即將成為“不可能的任務”。但是,通過飛康NSS的兩種加速技術,我們將無需再考慮存儲性能分布的問題,而是將其完全交給存儲虛擬化層,即飛康NSS自動完成,我們比過去還自由。