1 企業(yè)現(xiàn)狀
某企業(yè)已成立20 多年，注冊資本達40 億元，在國內(nèi)擁有30 余家子公司。近年來，隨著公司業(yè)務(wù)的不斷擴大，信息化技術(shù)的更新，其業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量也呈指數(shù)級的增長，作為企業(yè)重要財富的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，其存放及管理也就顯示特別重要，因此，企業(yè)對存儲設(shè)備和存儲系統(tǒng)的要求越來越高。
目前該企業(yè)的業(yè)務(wù)應(yīng)用、電子商務(wù)、多媒體、電子郵件和數(shù)據(jù)挖掘等系統(tǒng)不斷的增加，服務(wù)器、存儲設(shè)備數(shù)目也隨之迅速上升。由于缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃和管理，中心機房中放置了各類服務(wù)器和存儲設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施。這些不同時期、不同型號以及不同廠商的設(shè)施給該企業(yè)帶來許多問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)該企業(yè)目前擁有的存儲設(shè)備包括IBM、 HP、SUN 等廠商的存儲系統(tǒng)，這些存儲系統(tǒng)在使用中存在著“SAN 信息孤島”的現(xiàn)象；
(2)在使用不同廠商的存儲子系統(tǒng)時，主機服務(wù)器端的系統(tǒng)管理員就得將不同廠商提供的多路徑軟件安裝在同一臺主機服務(wù)器上，這些多路徑軟件之間有時會發(fā)生沖突，導(dǎo)致應(yīng)用無法正常使用；
(3)目前該企業(yè)的存儲系統(tǒng)主要以手工管理為主，管理維護的工作量和運營成本比較大；
(4)隨著企業(yè)日益增加的存儲容量，管理人員以及其運營成本也在日益增加；
(5)各廠商的存儲子系統(tǒng)只能實現(xiàn)自身的災(zāi)備，無法在不同廠商的設(shè)備之間進行災(zāi)備；
(6)不同的廠商設(shè)備之間的數(shù)據(jù)遷移成本比較高，而且無法實現(xiàn)非中斷的數(shù)據(jù)遷移；
(7)由于企業(yè)中存在著多種系統(tǒng)平臺，平臺的數(shù)據(jù)共享與同步不僅降低效率，而且增加了運行的成本；
(8)現(xiàn)有的存儲設(shè)備利用率不高，無法充分利用企業(yè)現(xiàn)有的存儲資源；
(9)傳統(tǒng)的直連擴展方式只能提供給用戶有限的擴展能力，在空間擴展的同時還會影響到企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)用，同時，由于無法對不同用戶的可用空間進行靈活的調(diào)配，造成空間應(yīng)用的浪費；
(10)現(xiàn)有的存儲系統(tǒng)的制冷和電費等能耗較高，無法實現(xiàn)“綠色化”。
2 方案目標(biāo)
為了更高效地對存儲設(shè)備進行管理和應(yīng)用，擬對該企業(yè)的存儲管理做以下工作：
(1)建立統(tǒng)一的存儲架構(gòu)，該架構(gòu)要能夠兼容不同時期、不同型號以及不同廠商存儲設(shè)備，其在滿足企業(yè)數(shù)據(jù)管理需求的同時降低存儲的總體擁有成本；
(2)統(tǒng)一存儲資源，做到各種存儲設(shè)備的資源共享，減少存儲資源浪費。同時還要避免“SAN 信息孤島”；
(3)提高管理人員的工作效率，不再依靠手工進行管理，而是采取圖形化界面的集中管理，實現(xiàn)自動化按需分配，將系統(tǒng)管理員的工作重點從日常存儲配置轉(zhuǎn)移到總體存儲部署和利用上。要在人手有限或降低運營成本的情況下管理日益增加的存儲設(shè)備及其容量；
(4)提高存儲設(shè)備的使用效率，使其可以任意擴展存儲容量以滿足企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量日益增加的需求，要求在對存儲架構(gòu)進行更改時，能夠讓設(shè)備的應(yīng)用繼續(xù)運行而不會發(fā)生中斷；
(5)實現(xiàn)分層存儲，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求采用成本和性能都各不相同的存儲，并且在不會對設(shè)備的應(yīng)用造成中斷影響的同時將數(shù)據(jù)在各層之間進行移動；
(6)在不同存儲系統(tǒng)中采用基于網(wǎng)絡(luò)的復(fù)制服務(wù)，將存儲在企業(yè)級存儲設(shè)備上生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過創(chuàng)建的備份拷貝存儲在成本較低的存儲設(shè)備上，從而簡化存儲環(huán)境，降低存儲的總成本；
(7)提高對存儲設(shè)備的利用率，減少未來對額外存儲設(shè)備的需求，從而減少對存儲設(shè)備的總量需求，達到降低能耗目的，實現(xiàn)“綠色化”。
3 IBM SVC 虛擬引擎
為了滿足該企業(yè)的需求，可以采用異構(gòu)存儲整合來實現(xiàn)，所謂異構(gòu)存儲整合，也稱為“存儲虛擬化”或“虛擬存儲(Storage Virtualization)”，其主要是把多個或多種存儲介質(zhì)模塊通過一定的手段進行集中管理，所有的存儲模塊都放在一個存儲池(Storage Pool)中，進行統(tǒng)一管理，從而集中存儲資源，更好管理存儲設(shè)備，為企業(yè)提供高效的資源。
IBM SVC 虛擬引擎(IBM SAN Volume Controller，縮寫為IBM SVC)，是一種“虛擬存儲”技術(shù)整合異構(gòu)存儲設(shè)備。IBM SVC 是整個SAN(StorageArea Network，存儲域網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò)的控制器，將整個SAN 中的各種存儲設(shè)備整合成一個巨大的存儲池，使得用戶充分利用存儲資源并可按需分配存儲空間、性能和功能，如圖1 所示。
圖1 IBM SVC 的位置
在存儲子系統(tǒng)與主機服務(wù)器之間引入IBM SVC 后，主機服務(wù)器所有的I/O 必然要經(jīng)過IBM SVC 內(nèi)部，相當(dāng)于IBM SVC 要接管從主機服務(wù)器過來的所有I/O。要做到這一點，IBM SVC 內(nèi)部必須創(chuàng)建一個虛擬層，以使得主機服務(wù)器看似可以直接訪問真正的物理存儲系統(tǒng)，這個虛擬層的創(chuàng)建依賴于存儲虛擬化技術(shù)。存儲虛擬化就是將實際的物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離開來，主機服務(wù)器只與分配給它們的邏輯卷(或稱虛卷)打交道，而不用關(guān)心其數(shù)據(jù)是在哪個物理存儲實體上，如圖2 所示。
圖2 使用IBM SVC 前后效果
IBM SVC 系統(tǒng)實際上是一個集群系統(tǒng)，它由若干個節(jié)點組成。一個IBM SVC 系統(tǒng)至少包含2 個節(jié)點，每2 個節(jié)點組成一個I/O 組，用來為主機服務(wù)器提供I/O 服務(wù)。對于入門級的IBM SVC 來說，其僅包含一個I/O 組，但它能夠通過擴展支持四個I/O 組，并且可以經(jīng)過擴展支持1024臺主機服務(wù)器和最多8192 個虛擬磁盤。
在一個IBM SVC 系統(tǒng)中，IBM SVC 的加入并不影響現(xiàn)有SAN 環(huán)境的拓撲結(jié)構(gòu)，它只是把自己連接到光纖交換機上。IBM SVC 通過一定的配置操作，能夠檢測到各種存儲子系統(tǒng)中的存儲單元，并且把這些存儲單元逐個映射成相應(yīng)的MDisk(Managed Disk)，每個IBM SVC 的節(jié)點都能看到統(tǒng)一的MDdisk 集合。一個或多個MDdisk 可以被虛擬化為一個存儲池(MDG，MDisk Group)，所有的MDG 對所有的I/O 組均可見。
IBM SVC 采用In-Band 方式進行存儲虛擬化分配時，通過數(shù)據(jù)通道上的虛擬化軟件，把呈現(xiàn)在SAN 中一個或多個存儲子系統(tǒng)的存儲單元虛擬化成另外一種方式的虛擬存儲單元VDisk(Virtual Disk)，供主機服務(wù)器使用，也就是說，IBM SVC 把主機服務(wù)器級別的虛擬化實現(xiàn)在SAN的網(wǎng)絡(luò)層次上。I/O 組以統(tǒng)一的存儲單元VDisk 為單位對主機服務(wù)器提供LUN-Masking(也稱為LUN-Mapping )服務(wù)，通過光纖交換機的Zone劃分，屏蔽了各種存儲子系統(tǒng)的差別，主機服務(wù)器只能識別到IBM SVC上的VDisk，這樣可通過HBA 訪問被提供LUN-Masking 服務(wù)的VDisk，從而有利于提高存儲系統(tǒng)的利用率，以便進行集中管理，如圖3 所示。
圖3 網(wǎng)絡(luò)級別(In Band)的存儲虛擬化
在存儲子系統(tǒng)與主機服務(wù)器之間引入IBM SVC 后，可以帶來很好的效果：
(1)存儲架構(gòu)變得更加簡單化
IBM SVC 把來自不同時期、不同型號以及不同廠商存儲子系統(tǒng)的存儲容量集中到一個存儲池中，以便進行集中管理，其目的是消除各存儲
子系統(tǒng)之間的界限，將存儲設(shè)備作為一項資源而不是一臺臺的孤立的機器進行管理，從而滿足整體業(yè)務(wù)需求。IBM SVC 能夠根據(jù)目前可用的所有存儲資源來制定相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程目標(biāo)，而不是由存儲資源來決定企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)哪些目標(biāo)。
(2)主機服務(wù)器端只需安裝和使用IBM 自身的多路徑軟件
IBM SVC 接管所有主機服務(wù)器上的I/O，主機服務(wù)器端只需要安裝IBM 提供的多路徑軟件，實行統(tǒng)一管理，從而避免各存儲子系統(tǒng)廠商根
據(jù)自己存儲子系統(tǒng)的特性為主機服務(wù)器端提供專用多路徑軟件而引起的沖突，導(dǎo)致主機服務(wù)器系統(tǒng)無法正常使用的情況。
(3)不同存儲子系統(tǒng)中可實現(xiàn)復(fù)制、容災(zāi)備份和數(shù)據(jù)遷移
利用IBM SVC 可以實現(xiàn)在多個存儲子系統(tǒng)之間的復(fù)制操作，根據(jù)數(shù)據(jù)價值的高低采用不同成本的存儲設(shè)備。例如，存儲在企業(yè)級存儲設(shè)備上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，IBM SVC 可以通過FlashCopy 功能創(chuàng)建的備份拷貝存儲在成本較低的存儲設(shè)備上，從而更有效地分配和利用存儲資源。FlashCopy 還能對活動數(shù)據(jù)創(chuàng)建“瞬時”拷貝，用于備份或者并行處理任務(wù)。另外，利用IBM SVC 的增量FlashCopy 操作功能，還可以用來根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對測試環(huán)境進行維護和更新，此時僅僅拷貝自上次使用FlashCopy 功能以來源虛擬磁盤或目的虛擬磁盤中變化的數(shù)據(jù)。
利用IBM SVC 的Metro Mirror 和Global Mirror 可以在不同地點的SVC 系統(tǒng)之間工作，以創(chuàng)建數(shù)據(jù)拷貝，供數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時使用。其中Metro Mirror 能夠?qū)崿F(xiàn)城市之間(最遠300 公里)保持完全同步的拷貝，而Global Mirror 則能夠?qū)崿F(xiàn)更遠距離(最遠8000 公里)的異步操作，保留拷貝。
由于該企業(yè)在國內(nèi)有多少子公司，此時，可利用IBM SVC 可以在每個地點支持不同的存儲設(shè)備，企業(yè)中的數(shù)據(jù)采用了統(tǒng)一的容災(zāi)備份策略，不同廠商存儲子系統(tǒng)之間可以實現(xiàn)實時的容災(zāi)備份和數(shù)據(jù)遷移，從而避免在不同時刻和不同時間投入更多的成本來保證數(shù)據(jù)不丟失，同時也降低制定災(zāi)難恢復(fù)戰(zhàn)略時的成本。
(4)統(tǒng)一管理存儲資源
利用IBM SVC 可以對接入的存儲子系統(tǒng)進行監(jiān)控，并提供自動報警機制。例如某個存儲子系統(tǒng)中的一個磁盤出現(xiàn)故障，IBM SVC 能夠檢查到它，并通過SNMP(Simple Network Management Protocol，簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)報告給管理終端，管理終端通過郵件或者電話通知系統(tǒng)管理員。因此，IBM SVC 成為了一個集中管理點，統(tǒng)一了存儲資源的管理，從而避免了安裝不同廠商的存儲子系統(tǒng)管理軟件。
(5)兼容QoS 機制
IBM SVC 和許多存儲子系統(tǒng)一樣，提供了有效的QoS(Quality ofService，服務(wù)質(zhì)量)機制。QoS 是一種保證和控制主機服務(wù)器I/O 流量和帶寬的機制，可以防止一些應(yīng)用程序過多地占用共享帶寬，從而保證了需要高帶寬服務(wù)的應(yīng)用程序正常工作。
(6)提高利用率
利用IBM SVC 可以提高主機服務(wù)器應(yīng)用的存儲容量。通過將存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）內(nèi)的多個磁盤系統(tǒng)容量集中起來，能夠讓存儲管理員超越SAN 存儲設(shè)備傳統(tǒng)的“SAN 信息孤島”，以更好的方式對存儲設(shè)備進行部署，從而滿足主機服務(wù)器應(yīng)用的需求。
(7)減少對存儲設(shè)備的使用量，實現(xiàn)自動化需求配置
IBM SVC Version 4.3 的“瘦供給”的功能可以用來從數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)收回更多已分配但尚未使用的空間。利用其SEV（Space-EfficientVirtual Disks）功能時，只有在向虛擬磁盤寫入數(shù)據(jù)時才真正使用物理存儲容量，而不是為整個定義的虛擬容量規(guī)定實際的物理容量。因此，利用IBM SVC 的SEV 功能可以根據(jù)未來的預(yù)期容量需求定義虛擬容量，在不到萬不得已的時候不使用物理存儲，從而可以隨著企業(yè)的發(fā)展自動對存儲進行隨時配置。
(8)提高工作效率
利用IBM SVC 可以方便地使用圖形用戶界面(Graphical UserInterface，GUI)進行集中管理。通過該界面，管理員可以對來自不同廠商的存儲子系統(tǒng)進行統(tǒng)一的配置、管理和服務(wù)工作。IBM SVC 還可以使管理員將磁盤存儲卷映射至虛擬的卷池，從而更有效地利用他們的存儲設(shè)備。另外，IBM SVC 的SEV 功能可以實現(xiàn)自動化按需分配，并且讓系統(tǒng)管理員從日常的例行存儲配置工作中解脫出來，將工作重點集中在總體存儲部署和利用以及長期戰(zhàn)略需求方面。
(9)簡化管理
IBM SVC 具有對各類存儲環(huán)境進行監(jiān)控的高級管理控制臺IBMSystem Storage Productivity Center（SSPC），該控制臺可以對虛擬和物理資源（包括SVC、磁盤系統(tǒng)、磁帶系統(tǒng)、文件服務(wù)器和SAN 光纖）進行統(tǒng)一管理。其功能豐富、用戶友好的圖形化界面提供了全面的存儲拓撲結(jié)構(gòu)，管理員可以通過它來全面而深入地了解整個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的工作狀況，從而對整個存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中連接的各種存儲設(shè)備進行管理，簡化IT 管理，減少不斷攀升的各種要素管理人員數(shù)量。
(10)提高應(yīng)用的可用性
IBM SVC 將存儲設(shè)備的物理特性對主機服務(wù)器系統(tǒng)進行隱藏，從而使主機服務(wù)器應(yīng)用不受存儲池物理變化的影響，當(dāng)存儲架構(gòu)發(fā)生變化時，應(yīng)用仍可繼續(xù)運行而不會發(fā)生中斷，提高應(yīng)用對客戶的可用性。同時，IBM SVC 還可以通過動態(tài)數(shù)據(jù)遷移來提高應(yīng)用的可用性，其在不影響應(yīng)用對數(shù)據(jù)訪問的前提下將數(shù)據(jù)從一個存儲系統(tǒng)遷移至另一個系統(tǒng)，幫助管理員在不影響應(yīng)用對客戶可用性的同時對存儲容量進行重新分配和擴展。另外，IBM SVC Version 4.3 的虛擬磁盤鏡像功能，可以將虛擬磁盤的兩個拷貝存儲在不同的存儲系統(tǒng)上，當(dāng)磁盤陣列或磁盤系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者由于需要維護而發(fā)生中斷時，仍可以自動使用仍然可用的拷貝，以提高應(yīng)用的可用性。
(11)將存儲架構(gòu)的性能與業(yè)務(wù)目標(biāo)結(jié)合起來
利用IBM SVC 基礎(chǔ)架構(gòu)的性能與個人的業(yè)務(wù)目標(biāo)進行掛鉤，從而更嚴(yán)格地對成本和能力進行管理。IBM SVC 能夠利用現(xiàn)有存儲系統(tǒng)打造一個更容易管理、配置的存儲架構(gòu)，當(dāng)架構(gòu)需要改變時，其并不影響應(yīng)用的可用性。為了能更有效地利用現(xiàn)有的存儲設(shè)備，可以將存儲資源對應(yīng)用進行集中分配和配置，以了解它們對總體容量形勢的影響，從而對應(yīng)用的可用性進行改進，提高服務(wù)質(zhì)量。
(12)按照成本和性能要求實施分層存儲
IBM SVC 在所有存儲層之間保持著一致的管理和功能，而且數(shù)據(jù)在各層之間的移動并不會對應(yīng)用造成中斷影響，因此，可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求采用成本和性能都各不相同的存儲，實施分層存儲，控制存儲成本。另外，IBM SVC 擁有高速緩存，可以提高較低層次存儲的性能，使之能夠在數(shù)據(jù)中心得到更廣泛的應(yīng)用，從而進一步降低成本。
(13)降低成本和能耗，實現(xiàn)“綠色化”
通過使用IBM SVC，可以降低成本和能耗，保護環(huán)境，實現(xiàn)“綠色化”。首先，IBM SVC 能夠在不中斷應(yīng)用的同時將數(shù)據(jù)從舊的磁盤系統(tǒng)遷移至新的磁盤系統(tǒng)，從而可以更快、更簡單地實現(xiàn)能效更高的存儲。其次，IBM SVC 簡化了對分層存儲架構(gòu)的實施，提高較低層次存儲的性能，從而對部署的存儲組合進行優(yōu)化，提高對較低層次存儲的使用量。另外，在IBM SVC Version 4.3 中的“瘦供給”功能中，只有在向虛擬磁盤寫入數(shù)據(jù)時才真正使用物理存儲容量，而不是為整個定義的虛擬容量規(guī)定實際的物理容量，從而可以用來從數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)收回更多雖已分配但尚未使用的空間，提高對存儲設(shè)備的利用率，減少未來對額外存儲設(shè)備的需求，減少對存儲設(shè)備的總量需求，降低能耗。
4 解決方案
利用IBM SVC 實現(xiàn)異構(gòu)存儲整合，其主流異構(gòu)存儲整合有基于主機層、基于存儲層和基于中間層三種實現(xiàn)方式，本方案中主要是采用基于中間層的方案來實現(xiàn)，即存儲部分高級管理功能運行在中間層，如圖4 所示。其主要優(yōu)點表面以下幾個方面：
圖4 基于中間層的異構(gòu)存儲整合
(1)高擴展性：IBM SVC 可以多結(jié)點群集結(jié)構(gòu)并行擴展；
(2)高開放性：IBM SVC 支持目前所有主流的存儲設(shè)備和主機服務(wù)器；
(3)獨立性：IBM SVC 位于中間層，不占用主機服務(wù)器的CPU 資源和存儲資源；
(4)高性能：IBM SVC 具有單獨的處理器和Cache，從而可以幫助存儲系統(tǒng)分擔(dān)壓力；
(5)高容災(zāi)力：IBM SVC 可以將不同類型的存儲設(shè)備放在一起，實行集中管理，從而具有統(tǒng)一的容災(zāi)和虛擬存儲的功能；
(6)集中管理:為管理員提供統(tǒng)一的存儲管理接口，不同存儲系統(tǒng)可以實現(xiàn)統(tǒng)一的圖形化界面管理。
(7)需要增加少量設(shè)備：利用IBM SVC 來對異構(gòu)存儲進行整合，其需增加的設(shè)備量比較少。
要實現(xiàn)該企業(yè)的IBM SVC 異構(gòu)存儲整合，可以通過以下實施步驟來完成：
(1)檢查兼容性列表，以確認符合兼容條件。IBM SVC 可以支持包括IBM 和非IBM 在內(nèi)的120 多種磁盤存儲系統(tǒng)，但并非所有存儲系統(tǒng)都支持，所以檢查兼容性列表是操作的首要條件。目前，該企業(yè)的存儲設(shè)備為IBM、HP 和SUN，IBM SVC 完全支持這些設(shè)備；
(2)利用光纖將IBM SVC 的節(jié)點接入至光纖交換機中；
(3)更換交換機上的Zone，以便識別新的VDisk；
(4)重新設(shè)置存儲設(shè)備上的LUN Masking 映射；
(5)在IBM SVC 上使用Image 映射來創(chuàng)建VDisk，在這種方式下，一個完整的MDisk 上的所有Extent 將會被整體映射到一個個VDisk 上，從而可以保證原來LUN 上已有的數(shù)據(jù)在經(jīng)過映射后同樣可以被訪問；
(6)卸載主機服務(wù)器上原有的各廠商使用多路徑軟件，安裝IBM 專門的系統(tǒng)存儲多路子系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序（SDD，IBM System StorageMultipath Subsystem Device Driver）；
(7)啟動IBM SVC，即可正常使用。通過以上步驟，企業(yè)可以快速便捷的實施IBM SVC 項目。
5 總結(jié)
利用IBM SVC 可以根據(jù)目前可用的所有存儲資源來制定業(yè)務(wù)流程目標(biāo)，而不是由存儲資源來決定企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)哪些目標(biāo)，從而很好解決企業(yè)異構(gòu)存儲問題。
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本文標(biāo)題：基于IBM SVC 的某企業(yè)異構(gòu)存儲整合解決方案
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