企業(yè)關鍵信息的幾何級增長、應用程序和業(yè)務過程復雜度的激增、嚴格的服務級別要求(如信息24×7小時可用性的需求)導致了TB/PB/EB級海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。如何應對大數(shù)據(jù)存儲的挑戰(zhàn)和保證業(yè)務的連續(xù)性，并且高效地管理存儲基礎架構成為研究的重點。隨著云計算和云存儲的發(fā)展，存儲虛擬化和其他關鍵技術(如重復數(shù)據(jù)消除和壓縮、精簡資源調(diào)配、聯(lián)合存儲訪問和存儲分層的運用使得這一難題的破解成為可行。高效的存儲和管理不僅為用戶提供更高質(zhì)量的服務，而且還可以降低用戶成本，實現(xiàn)高效低碳的環(huán)保型存儲。

　　1、存儲基礎架構管理中的虛擬化技術

　　作為云計算環(huán)境的核心基礎架構，數(shù)據(jù)中心通常由百萬級以上節(jié)點組成，存儲其上的數(shù)據(jù)規(guī)模往往達到PB級甚至EB級，常態(tài)化的數(shù)據(jù)失效成為云計算應用和推廣的瓶頸。因此，高效的存儲管理成為云存儲研究的關鍵點。

　　在數(shù)據(jù)中心執(zhí)行的主要存儲基礎架構管理活動大致分為可用性管理(根據(jù)定義的服務級別建立適當?shù)闹笇г瓌t以確�？捎眯�)、容量管理(確保資源可用性足以滿足其服務級別要求)、性能管理(確保所有組件達到最優(yōu)的運行效率)、安全管理(確保虛擬化和非虛擬化環(huán)境中的信息的機密性、完整性和可用性)和報告(跟蹤和收集各種組件/進程的信息，用來生成趨勢分析、容量規(guī)劃、按存儲容量使用計費和性能的報告，并說明存儲基礎架構組件的基本配置)。
 

　　如圖1所示，存儲基礎架構管理的關鍵組件包括：服務器、網(wǎng)絡、存儲陣列。如果能在IT基礎架構的各個層次上運用虛擬化技術，便可以使復雜的存儲基礎架構管理任務變得更加靈活、輕松、高效。

　　(1)存儲層的虛擬化

　　存儲虛擬化已支持動態(tài)遷移數(shù)據(jù)和擴展存儲卷。由于動態(tài)擴展，可以無中斷方式擴展存儲卷，以便滿足容量和性能要求。由于虛擬化突破了呈現(xiàn)給主機的存儲卷及其物理存儲之間的綁定，因此數(shù)據(jù)可在數(shù)據(jù)中心中或跨數(shù)據(jù)中心遷移，而不會產(chǎn)生任何宕機。改變基礎架構管理成本和復雜性方案的另一工具是虛擬存儲資源調(diào)配。在傳統(tǒng)資源調(diào)配中，存儲容量根據(jù)未來增長的預期提前進行資源調(diào)配。由于增長是不均勻的，因此一些用戶或應用程序會發(fā)現(xiàn)自己容量不足，而另一些用戶或應用程序還有許多未使用的容量。使用虛擬資源調(diào)配可解決這一難題，它使容量管理面臨的挑戰(zhàn)更小。在虛擬資源調(diào)配中，存儲是從共享池按需分配到主機的，如此能提高可用容量的利用率，從而降低容量管理的復雜度。

　　(2)網(wǎng)絡層的虛擬化

　　虛擬化還提高了網(wǎng)絡管理效率。VSAN和VLAN允許以邏輯方式將一個物理網(wǎng)絡隔離成若干不同的虛擬網(wǎng)絡，并且可快速重新配置節(jié)點，而無需進行任何物理更改，使管理工作更加輕松，它還解決了一些可能存在于常規(guī)環(huán)境中的安全問題。

　　(3)計算層的虛擬化

　　在主機端，計算虛擬化能使主機部署、重新配置和遷移比在物理環(huán)境中更輕松。計算、應用程序和內(nèi)存虛擬化不僅改進了資源調(diào)配，還有助于實現(xiàn)資源的高可用性。

　　2、虛擬化存儲管理案例——為新服務器/主機分配存儲空間

　　圖2展示了在向新服務器/主機分配存儲空間時，在服務器、SAN和存儲陣列上執(zhí)行的活動。該案例需要將新的RDBMS服務器部署到現(xiàn)有非虛擬化存儲基礎架構中，步驟如下：
 

　　(1)管理員需要在服務器上安裝和配置HBA和設備驅(qū)動程序以將其物理連接到SAN。建議在服務器上安裝可選的多路徑軟件。同時，存儲陣列端口也應連接到SAN。

　　(2)管理員需要在SAN交換機上分區(qū)，以允許新服務器通過其HBA訪問存儲陣列端口。為保證服務器和存儲陣列之間存在冗余路徑，新服務器HBA應連接到不同的交換機，并通過不同的陣列端口分區(qū)。同時，需要在陣列上配置LUN，然后將這些LUN分配給存儲陣列前端端口。此外，可在存儲陣列上配置LUN掩蔽，以限制特定服務器對LUN的訪問。

　　(3)服務器通過“總線重新掃描”進程發(fā)現(xiàn)分配給它的LUN。在主機上創(chuàng)建邏輯卷和文件系統(tǒng)(其數(shù)目取決于希望數(shù)據(jù)庫或應用程序使用存儲的方式)，以便于管理員在新的文件系統(tǒng)空間安裝和使用數(shù)據(jù)庫或應用程序。

　　在虛擬化環(huán)境中，將存儲調(diào)配到運行RDBMS的虛擬機上需要執(zhí)行不同的管理任務。與非虛擬化環(huán)境類似，必須通過SAN在承載虛擬機的物理服務器和存儲陣列之間建立物理連接。在SAN級別，可將VSAN配置為在物理服務器和存儲陣列之間傳輸數(shù)據(jù)。VSAN可將此存儲通信與SAN中的任何其他通信隔開，并且管理員可在VSAN中配置分區(qū)。在存儲端，管理員需要從共享存儲池中創(chuàng)建精簡LUN，并將這些精簡LUN分配到存儲陣列前端端口。與物理環(huán)境類似，需要在存儲陣列上執(zhí)行LUN掩蔽。在物理服務器端，虛擬機管理程序可發(fā)現(xiàn)分配的LUN，并且可以創(chuàng)建邏輯卷和文件系統(tǒng)來存儲和管理虛擬機文件。然后，管理員可創(chuàng)建虛擬機并在其上安裝OS和RDBMS。創(chuàng)建虛擬機時，虛擬機管理程序會在虛擬機管理程序文件系統(tǒng)中創(chuàng)建虛擬磁盤文件和其他虛擬機文件。虛擬磁盤文件作為SCSI磁盤顯示給虛擬機用于存儲RDBMS數(shù)據(jù)。或者，虛擬機管理程序啟用虛擬資源調(diào)配，以創(chuàng)建精簡虛擬磁盤并將其分配到虛擬機。虛擬機管理程序通常具有本機多路徑功能，也可以將第三方多路徑軟件安裝在虛擬機管理程序上。

　　3、面臨的挑戰(zhàn)及優(yōu)化方案

　　由于存儲陣列、網(wǎng)絡、服務器、數(shù)據(jù)庫和應用程序具有異構性，因而監(jiān)視和管理當今復雜的存儲基礎架構環(huán)境變得極具挑戰(zhàn)。例如，異構存儲陣列在容量、性能、保護和體系結構方面各不相同；存儲基礎架構部署了SAN和IP網(wǎng)絡；以及使用不同操作系統(tǒng)(如Unix、Linux、Windows)的服務器或大型機。這些來自不同供應商的產(chǎn)品和服務會產(chǎn)生互聯(lián)問題，增加了管理存儲基礎架構的復雜度。如圖3所示。
 

　　數(shù)據(jù)中心的每個組件通常附帶著供應商特定的工具來進行管理。然而在一個使用多種工具(工具之間可能無法互操作)的環(huán)境下，理解環(huán)境的整體狀況并提供組件間的故障、影響和行為分析非常困難。理想情況下，管理工具應該能夠?qū)⑺�有組件的信息整合起來，以提供基于整體環(huán)境的端到端視圖和更快的根源分析，從而更快地解決警報。
 

　　如圖4所示，優(yōu)化的解決方案應充分了解基礎架構的整體狀況，并提供每次故障的根源分析。此方案還應在多供應商存儲環(huán)境中提供集中監(jiān)視和管理，并創(chuàng)建存儲基礎架構的端到端視圖。端到端監(jiān)視的優(yōu)勢在于它能夠?qū)⒁粋�組件的行為與另一個組件的行為關聯(lián)起來。這有助于在逐個查看每個組件不足以揭露問題的實際原因時調(diào)試或分析問題。集中監(jiān)視和管理系統(tǒng)應從所有組件收集信息，并通過單一用戶界面管理這些信息。此外，它必須使用方法(例如電子郵件和簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議(SNMP)陷阱)提供向管理員通知各種事件的機制。它還應能夠生成監(jiān)視報告和運行自動化腳本，以使任務自動化。 

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本文標題：虛擬化環(huán)境中的存儲基礎架構管理及優(yōu)化方案

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