虛擬機(jī)環(huán)境中存儲(chǔ)管理的五大要素

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通過(guò)本文您將了解到：虛擬機(jī)環(huán)境下的數(shù)據(jù)管理對(duì)于許多數(shù)據(jù)存儲(chǔ)經(jīng)理來(lái)說(shuō)都是具有挑戰(zhàn)性的。虛擬服務(wù)器和虛擬臺(tái)式機(jī)的比率不同往往會(huì)為后端的存儲(chǔ)設(shè)備造成性能上的瓶頸。本文將介紹的五要素將會(huì)很好的幫助用戶管理好虛擬機(jī)。虛擬服務(wù)器和桌面虛擬化的問(wèn)世大大幫助了用戶來(lái)管理數(shù)據(jù)，不僅節(jié)約能源而且減少了物理設(shè)備的使用。然而，企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)經(jīng)理場(chǎng)外會(huì)需要虛擬機(jī)中數(shù)據(jù)管理的問(wèn)題。服務(wù)器虛擬化會(huì)將許多臺(tái)服務(wù)器連接到有限的幾臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備上，這樣做的好處顯而易見(jiàn)，卻會(huì)造成存儲(chǔ)資源競(jìng)爭(zhēng)的瓶頸問(wèn)題。桌面虛擬化也會(huì)因?yàn)楣蚕硗粋€(gè)主機(jī)而造成資源分配的問(wèn)題。因此，如何能有效的管理虛擬機(jī)往往是存儲(chǔ)管理員、桌面系統(tǒng)管理員以及服務(wù)器管理員多方面的努力。為了能幫助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)專家們能解決這些很具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，我們選擇了和管理虛擬機(jī)環(huán)境下存儲(chǔ)設(shè)備的如下五個(gè)方面的話題。

要素1：需要了解存儲(chǔ)的負(fù)載。對(duì)桌面虛擬機(jī)和服務(wù)器虛擬機(jī)而言，它們的存儲(chǔ)負(fù)載可能是完全不一樣的。如果用戶將虛擬機(jī)任意放在主機(jī)上而不去考慮其磁盤(pán)的I/O使用情況，帶來(lái)的結(jié)果可能是很快的就遇到了資源瓶頸問(wèn)題。

為了能避免這個(gè)問(wèn)題，用戶需要對(duì)寄放在主機(jī)上虛擬機(jī)有一個(gè)基本的了解，計(jì)算一下其上的應(yīng)用大概會(huì)產(chǎn)生多大的負(fù)載。與此同時(shí)，高磁盤(pán)I/O的虛擬機(jī)需要在物理主機(jī)和數(shù)據(jù)資源之間平衡。如果一臺(tái)物理主機(jī)上有太多高I/O的虛擬機(jī)可能會(huì)對(duì)這臺(tái)主機(jī)上的存儲(chǔ)控制器造成很大的壓力。此外，如果有太多的高I/O的虛擬機(jī)同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)或者LUN也會(huì)造成性能上的瓶頸。因此，即使你對(duì)虛擬機(jī)磁盤(pán)的I/O情況有了一個(gè)大概的了解，你仍然需要使用性能監(jiān)控工具來(lái)發(fā)現(xiàn)更為深入的問(wèn)題，例如像平均壓力或者峰值等。

此外，需要記住的是虛擬機(jī)可能并不在同一個(gè)主機(jī)上。虛擬機(jī)相比物理機(jī)而言有著更高的靈活性，它們可以遷移到別的物理機(jī)上去。比如說(shuō)，我們將一組Exchange郵件服務(wù)器放置到同一臺(tái)物理主機(jī)上是一件相當(dāng)危險(xiǎn)的行為。帶來(lái)的危害是可能讓整個(gè)磁盤(pán)子系統(tǒng)宕機(jī)。許多存儲(chǔ)管理人員們都使用VMware分布式資源調(diào)度工具（VMware DRS）來(lái)平衡不同主機(jī)上的資源負(fù)載情況，但使用的時(shí)候需要非常的小心。因?yàn)樵谧鼍獠僮鞯臅r(shí)候僅僅是依據(jù)CPU和內(nèi)存的使用情況來(lái)計(jì)算的，而并不是依據(jù)虛擬機(jī)磁盤(pán)的I/O情況。假如您使用的確實(shí)是VMware的DRS工具，需要確保的是在不同的物理主機(jī)上對(duì)特定的虛擬機(jī)使用不同的監(jiān)測(cè)方法。

要素2：避免較高的I/O負(fù)載。一些特定的情況下，幾臺(tái)虛擬機(jī)就可以產(chǎn)生較高的I/O負(fù)載，帶來(lái)的結(jié)果是物理資源的激烈競(jìng)爭(zhēng)，用戶會(huì)感覺(jué)系統(tǒng)響應(yīng)變得非常慢。對(duì)于虛擬桌面系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這可由特定時(shí)間的事件產(chǎn)生，比如說(shuō)每天早上所有的虛擬桌面系統(tǒng)幾乎同時(shí)打開(kāi)，這也被譽(yù)為“啟動(dòng)風(fēng)暴”。這種事件的發(fā)生往往也是無(wú)法避免的，但是還有一些可以用于應(yīng)對(duì)此類(lèi)事件的方法，比如說(shuō)增加像NetApp性能加速模塊（PAM）這樣的緩存控制器到現(xiàn)有的存儲(chǔ)設(shè)備中，或者使用自動(dòng)層級(jí)技術(shù)，在這種技術(shù)的幫助下，一旦遇到較高的I/O請(qǐng)求，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)使用像固態(tài)硬盤(pán)（SSD）這樣的更快的存儲(chǔ)介質(zhì)。

另外的一種情況，比如說(shuō)像虛擬機(jī)備份窗口以及計(jì)劃好的虛擬機(jī)日常維護(hù)， 或者打補(bǔ)丁，這些都是可被控制的。在擁有同一個(gè)宿主主機(jī)的多個(gè)虛擬機(jī)上同時(shí)并發(fā)多個(gè)備份任務(wù)會(huì)帶來(lái)較高的磁盤(pán)I/O負(fù)載，這樣會(huì)影響虛擬機(jī)在主機(jī)或者數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)中的性能表現(xiàn)。盡可能的將備份安排在交錯(cuò)的時(shí)間和設(shè)備里，這樣同時(shí)在一臺(tái)主機(jī)或者同一個(gè)物理存儲(chǔ)上發(fā)生并行備份的機(jī)會(huì)會(huì)比較小。作為用戶，我們還建議您在選擇備份應(yīng)用的時(shí)候，選擇那些不會(huì)通過(guò)直接訪問(wèn)虛擬機(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)來(lái)備份虛擬機(jī)磁盤(pán)的備份工具。一些特定的虛擬機(jī)磁盤(pán)到磁盤(pán)的備份產(chǎn)品可以大大簡(jiǎn)短備份窗口并且將磁盤(pán)備份的數(shù)據(jù)倒到磁帶上，而不影響主機(jī)或者虛擬機(jī)的資源調(diào)配。對(duì)于那些計(jì)劃好的日常維護(hù)，比如像打補(bǔ)丁或者磁盤(pán)掃描，需要將其設(shè)置為隨機(jī)狀態(tài)或者將不同虛擬機(jī)的日程安排錯(cuò)列在某一個(gè)特定的時(shí)間段里。在做文件系統(tǒng)碎片整理的時(shí)候也需要格外小心，對(duì)后端存儲(chǔ)而言，磁盤(pán)碎片整理也會(huì)產(chǎn)生較高的磁盤(pán)I/O壓力。

要素3：高效率的使用磁盤(pán)空間。對(duì)虛擬機(jī)環(huán)境來(lái)說(shuō)，使用完磁盤(pán)空間很容易，因此我們需要找一些方法來(lái)控制和限制每個(gè)虛擬機(jī)使用的磁盤(pán)空間容量。對(duì)于那些桌面虛擬機(jī)或者實(shí)驗(yàn)用途的服務(wù)器環(huán)境，使用鏈接克隆技術(shù)可以節(jié)省不少磁盤(pán)空間。鏈接克隆技術(shù)類(lèi)似于虛擬機(jī)的快照技術(shù)，快照技術(shù)的實(shí)質(zhì)是虛擬機(jī)的虛擬磁盤(pán)被設(shè)置為只讀，此時(shí)任何的寫(xiě)入信息都會(huì)被存放在另外一個(gè)專門(mén)創(chuàng)建的小磁盤(pán)空間里。鏈接克隆的意思是創(chuàng)建一個(gè)主虛擬磁盤(pán)鏡像給眾多虛擬機(jī)讀取信息用，然而所有的寫(xiě)入操作都會(huì)寫(xiě)入每個(gè)虛擬機(jī)各自的磁盤(pán)上。比如說(shuō)，如果用戶創(chuàng)建了100個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)40GB空間的容量，在沒(méi)有使用這項(xiàng)技術(shù)的時(shí)候，可能一共得需要4TB的容量。如果我們使用了鏈接克隆技術(shù)，則會(huì)有一個(gè)40GB大小的虛擬磁盤(pán)讓眾多虛擬機(jī)讀取信息用，每個(gè)虛擬機(jī)則需要1GB到2GB大小的磁盤(pán)用作寫(xiě)入使用即可，相比而言，節(jié)省了大量的空間。

自動(dòng)精簡(jiǎn)配置可以在虛擬服務(wù)器環(huán)境下幫助管理管理存儲(chǔ)空間。它可以被部署在虛擬層或者存儲(chǔ)層。幾乎所有的虛擬機(jī)都可以被分配給更多的空間。自動(dòng)精簡(jiǎn)配置允許用戶可以分配更多的存儲(chǔ)空間，可以讓虛擬機(jī)磁盤(pán)使用空間的時(shí)候僅使用它需要的大小，而不是占用所有的空間。在自動(dòng)精簡(jiǎn)配置的幫助下，我們可以較多的節(jié)省虛擬機(jī)實(shí)際使用的存儲(chǔ)空間，這樣也能更好的讓用戶能自如的掌控應(yīng)該何時(shí)進(jìn)行高成本的存儲(chǔ)空間升級(jí)。

要素4：避免不必要的I/O請(qǐng)求操作。也許有人會(huì)問(wèn)，為什么系統(tǒng)會(huì)自己產(chǎn)生我們不需要的磁盤(pán)I/O請(qǐng)求？基本的原則是，我們需要盡可能的控制虛擬機(jī)和虛擬桌面產(chǎn)生的磁盤(pán)I/O請(qǐng)求。這就包括關(guān)閉任何不必要的服務(wù)，卸載不必要的應(yīng)用，關(guān)閉文件索引，并且限制操作系統(tǒng)和應(yīng)用產(chǎn)生的日志的大小。除此之外，還有其他的一些需要注意的地方可以極大的幫助降低虛擬機(jī)的磁盤(pán)I/O。用戶可以使用終端管理工具或者活動(dòng)目錄組策略來(lái)管理和控制配置。降低的不僅是虛擬機(jī)的磁盤(pán)I/O，降低的還包括主機(jī)上其他資源的消耗。盡可能降低虛擬機(jī)產(chǎn)生的不必要的磁盤(pán)I/O請(qǐng)求顯然是很明智的做法，因?yàn)榭梢宰尨鎯?chǔ)子系統(tǒng)工作在最大效率狀態(tài)。

要素5：根據(jù)工作量的大小來(lái)決定使用存儲(chǔ)的類(lèi)型。大多數(shù)主機(jī)除了有共享的存儲(chǔ)外還有本地存儲(chǔ)。主機(jī)上可用的存儲(chǔ)類(lèi)型不同，往往會(huì)帶來(lái)性能上的巨大差異，比如說(shuō)8GB光纖通道的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）和1Gb iSCSI接口或者和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS相比，性能上的差距還是很大的。除了存儲(chǔ)協(xié)議上有所不同，硬盤(pán)轉(zhuǎn)速和接口也會(huì)有不同，比如轉(zhuǎn)速為10K rpm和15K rpm，接口也有SAS、SATA和固態(tài)硬盤(pán)的不同。正是因?yàn)橛腥绱硕嗟拇鎯?chǔ)種類(lèi)供選擇，用戶才可以更好的選擇合適自己虛擬機(jī)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)設(shè)備。將沒(méi)有那么核心的虛擬機(jī)配備相對(duì)轉(zhuǎn)速較慢的存儲(chǔ)層級(jí)，相對(duì)核心的虛擬機(jī)則應(yīng)該配備轉(zhuǎn)速較快的存儲(chǔ)層級(jí)。用戶同樣可以選擇自動(dòng)存儲(chǔ)層級(jí)系統(tǒng)比如像Compellent的流體數(shù)據(jù)架構(gòu)或者EMC公司的FAST技術(shù)，這種技術(shù)可以根據(jù)主機(jī)的實(shí)際需求來(lái)自動(dòng)遷移數(shù)據(jù)并將它們放置在合適的存儲(chǔ)設(shè)備上。

更有甚者，用戶還可以選擇將虛擬機(jī)分成多個(gè)分區(qū)，根據(jù)性能上需求的不同，不同的分區(qū)使用的是不同的存儲(chǔ)層級(jí)。一個(gè)普遍的做法是創(chuàng)建不同的分區(qū)用作不同的用途，比如操作系統(tǒng)、Windows的頁(yè)面文件、應(yīng)用和數(shù)據(jù)。較快的存儲(chǔ)層級(jí)可以被用作數(shù)據(jù)相對(duì)較高的I/O請(qǐng)求，剩下其它較慢的存儲(chǔ)層級(jí)可以用于其它。即使不這樣做，用戶仍然可以將較慢或者本地磁盤(pán)指派給較大虛擬機(jī)的虛擬交換文件，在物理內(nèi)存不夠用的時(shí)候則可以調(diào)用交換分區(qū)?？紤]到存儲(chǔ)本身的價(jià)格昂貴，這同樣能幫助確保虛擬機(jī)使用了較少的磁盤(pán)空間而節(jié)約成本。

總而言之，僅需要明白的是存儲(chǔ)環(huán)境的選擇在更好管理虛擬機(jī)環(huán)境的整個(gè)過(guò)程中有著舉足輕重的作用。在管理虛擬服務(wù)器的時(shí)候多按照這五要素里提到的經(jīng)驗(yàn)會(huì)幫助整個(gè)管理過(guò)程輕松很多。