存儲(chǔ)虛擬化研究與應(yīng)用

陳瑞

摘要： 在信息技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是最早應(yīng)用虛擬化這個(gè)概念的。早在十幾年前存儲(chǔ)系統(tǒng)就被描述為虛擬磁盤機(jī)。隨后針對(duì)磁盤組或者多個(gè)磁盤條帶的邏輯卷管理、虛擬磁帶機(jī)和虛擬磁帶也陸續(xù)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)已經(jīng)成熟。但不同的應(yīng)用環(huán)境、場(chǎng)景有不同的開發(fā)和實(shí)施技術(shù)要求。深圳供電局有限公司在存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)與存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)為企業(yè)提高IT投資回報(bào)，帶來經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行了深入的研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在深圳供電局有限公司IT基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)的應(yīng)用。

Abstract： In the field of information technology， data storage was the first application of the concept of virtualization. the storage system was described as a virtual disk drive more than ten years ago， Then virtual tape drives and virtual tape also went into the fields of application for the logical volume management of disk group or multiple disk stripes. As technology advances， the storage virtualization technology is being matured. But different application environments has different technical requirements of development and implementation. After in-depth-study and application of storage virtualization technology and how to improve return on IT investments， get economic benefits by it， Shenzhen Power Supply Bureau has completed storage virtualization in the IT infrastructure platform.

關(guān)鍵詞： 虛擬化；存儲(chǔ)池；數(shù)據(jù)孤島

Key words： virtualization；storage pool；data islands

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）03-0182-02

0 引言

隨著深圳供電局有限公司供電業(yè)務(wù)需求對(duì)IT自動(dòng)化要求的提高和應(yīng)用服務(wù)器數(shù)量的大幅度增長(zhǎng)，在過去5年內(nèi)為滿足不斷增加的服務(wù)器資源需求，不斷提高的業(yè)務(wù)可用性需求和日益嚴(yán)重的應(yīng)用性能瓶頸，企業(yè)不斷追加服務(wù)器及存儲(chǔ)硬件資源的投入和改善運(yùn)維管理，然而IT基礎(chǔ)架構(gòu)的戰(zhàn)略規(guī)劃也僅局限在技術(shù)或運(yùn)維的范圍內(nèi)。

經(jīng)過近年的服務(wù)器及存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的連續(xù)建設(shè)，管理成本和管理效率成本日益上升，如何發(fā)揮有限存儲(chǔ)資源的作用，實(shí)現(xiàn)更好的配置和管理來滿足企業(yè)不斷發(fā)展的商業(yè)業(yè)務(wù)需求，成為當(dāng)前深圳供電局有限公司IT運(yùn)維服務(wù)器及存儲(chǔ)管理的核心任務(wù)。

在當(dāng)前系統(tǒng)架構(gòu)不能支持在不中斷業(yè)務(wù)條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)的重新分布，更加無法滿足生產(chǎn)和業(yè)務(wù)在線不間斷運(yùn)行的條件下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遷移和重新部署。只有使用虛擬化技術(shù)，整合存儲(chǔ)資源，建立數(shù)據(jù)通路和管理通路，才能在不顯著增加存儲(chǔ)資源的條件下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重新分布和遷移，包括業(yè)務(wù)在線運(yùn)行條件下的數(shù)據(jù)遷移，實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)的優(yōu)化。

1 深圳供電局有限公司核心存儲(chǔ)現(xiàn)狀

深圳供電局有限公司信息部共有高、中、底端存儲(chǔ)9套，大部分存儲(chǔ)空間使用率都達(dá)到了70%以上，其中SAP營(yíng)銷系統(tǒng)核心存儲(chǔ)XP24000空間緊張，并且非關(guān)鍵數(shù)據(jù)容災(zāi)（BC）占了大量高性能的、高價(jià)值空間。與此同時(shí)，生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)存儲(chǔ)XP512的數(shù)據(jù)遷移到新洲數(shù)據(jù)中心XP24000后，XP512將會(huì)有約7.27T的空間閑置。為了提高資源利用率，計(jì)劃采用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，在XP512數(shù)據(jù)遷移出后，將XP512外接到SAP存儲(chǔ)XP24000，虛擬化為XP24000的內(nèi)部資源，通過XP24000進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2 深圳供電局有限公司核心存儲(chǔ)資源矛盾

雖然深圳供電局有限公司擁有9套高、中、底存儲(chǔ)資源，但9套存儲(chǔ)資源劃分在3個(gè)不同的SAN環(huán)境中，導(dǎo)致各套存儲(chǔ)資源無法共享，部分存儲(chǔ)資源使用率高，而部分存儲(chǔ)資源使用率低，存儲(chǔ)資源分配不均，浪費(fèi)嚴(yán)重。另外，隨著信息化的迅速發(fā)展，信息系統(tǒng)可靠性越來越高，在現(xiàn)有存儲(chǔ)環(huán)境下，無法保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)在不同存儲(chǔ)之間的不間斷遷移。

3 深圳供電局有限公司存儲(chǔ)虛擬化的研究與應(yīng)用

考慮到深圳供電局有限公司存儲(chǔ)現(xiàn)狀和應(yīng)用系統(tǒng)未來發(fā)展對(duì)存儲(chǔ)空間需求，計(jì)劃將XP24000和XP512兩套存儲(chǔ)之間實(shí)現(xiàn)虛擬化，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。在兩套存儲(chǔ)進(jìn)行虛擬化時(shí)，考慮到虛擬化后存儲(chǔ)的性能、兼容性、運(yùn)維管理的方便性等方面，在進(jìn)行存儲(chǔ)虛擬化的設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮以下因素：

①存儲(chǔ)虛擬化所支持的外部磁盤陣列的兼容性；

②存儲(chǔ)虛擬化所需的FC端口規(guī)劃；

③存儲(chǔ)虛擬化后虛擬卷的LDEV規(guī)劃；

④存儲(chǔ)虛擬化所需的cache分區(qū)規(guī)劃。

3.1 支持的外部磁盤陣列的兼容性 由于XP24000與XP512都是HP公司的產(chǎn)品，兩套存儲(chǔ)之間的兼容性沒有問題。

3.2 存儲(chǔ)端口規(guī)劃設(shè)計(jì)原則 XP磁盤陣列的存儲(chǔ)端口（CHIP port）可設(shè)置為四種屬性中的一種：

Target：用于通常的主機(jī)訪問；

Initiator：用于CA的數(shù)據(jù)發(fā)送端口；

RCU Target：用于CA的數(shù)據(jù)接收端口；

External：用于存儲(chǔ)虛擬化的連接外部存儲(chǔ)的端口。

每?jī)蓚€(gè)CHIP端口共享一個(gè)處理器，例如CL1A/CL5A共享，CL2A/CL6A共享，以此類推。共享處理器的兩個(gè)CHIP端口只能設(shè)置為同一種屬性。

在存儲(chǔ)虛擬化設(shè)備上，需要規(guī)劃若干External屬性的端口用于連接外部被虛擬化的磁盤陣列，以及規(guī)劃若干Target屬性的端口用于業(yè)務(wù)主機(jī)對(duì)虛擬化存儲(chǔ)的訪問。

為了保證存儲(chǔ)虛擬化之后的I/O訪問性能，確定了以下的存儲(chǔ)端口設(shè)計(jì)原則：

①對(duì)每一臺(tái)被虛擬的磁盤陣列，分配至少獨(dú)立的CHIP端口用于對(duì)它的虛擬化；

②對(duì)每一個(gè)被虛擬磁盤陣列的前端FC端口，在XP磁盤陣列上分配一個(gè)External端口和一個(gè)Target端口用于對(duì)它的虛擬化。

3.3 存儲(chǔ)虛擬化CU：LDEV規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

①每個(gè)被虛擬化陣列，分配一個(gè)CU#，以區(qū)分不同配置；如果一個(gè)CU的空間不足，再根據(jù)業(yè)務(wù)類型劃分CU#。

②被虛擬化磁盤陣列上的每個(gè)LUN對(duì)應(yīng)虛擬化后的一個(gè)虛擬卷，并且為每個(gè)虛擬卷之分配一個(gè)LDEV，emulation type選擇OPEN-V。這樣就保證了虛擬化后的卷上的數(shù)據(jù)保持不變，大小也不變。

3.4 Cache分區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

①每臺(tái)外部存儲(chǔ)（或者每種型號(hào)的外部存儲(chǔ)）分配一個(gè)Cache Partition（CLPR），并按照存儲(chǔ)容量相應(yīng)地分配一定數(shù)量的Cache memory。

②被虛擬化的存儲(chǔ)為中端存儲(chǔ)時(shí)，HP存儲(chǔ)的緩存分區(qū)按照中端存儲(chǔ)緩存的兩倍容量進(jìn)行創(chuàng)建，如被虛擬化存儲(chǔ)緩存為16G，則在HP存儲(chǔ)創(chuàng)建32G的緩存分區(qū)。

③被虛擬化的存儲(chǔ)為高端存儲(chǔ)時(shí)，HP存儲(chǔ)的緩存分區(qū)按照高端存儲(chǔ)緩存的等同容量進(jìn)行創(chuàng)建，如被虛擬化存儲(chǔ)緩存為64G，則在HP存儲(chǔ)創(chuàng)建64G的緩存分區(qū)。

④深圳供電局的被虛擬化的高端存儲(chǔ)XP512，其Cache為10G，計(jì)劃創(chuàng)建12G的Cache分區(qū)。

⑤在實(shí)施虛擬化項(xiàng)目時(shí)，相關(guān)的參數(shù)設(shè)置：

⑥Cache Mode：設(shè)置為ON，使用XP24000存儲(chǔ)的本地緩存。

⑦Inflow Control：ON，即在被虛擬磁盤陣列無法寫入時(shí)對(duì)主機(jī)對(duì)虛擬化存儲(chǔ)的寫操作進(jìn)行限制。

⑧Mode 454：僅在劃分Cache分區(qū)的存儲(chǔ)上設(shè)置為ON，缺省為關(guān)閉狀態(tài)。

3.5 虛擬化存儲(chǔ)空間規(guī)劃設(shè)計(jì)原則 被虛擬化的存儲(chǔ)空間首先是在被虛擬化的磁盤陣列上進(jìn)行配置。為適應(yīng)虛擬化的需要，其設(shè)計(jì)原則如下：

①被虛擬化的XP512和EVA4000內(nèi)部空間使用Raid 5；

②LUN的大小要統(tǒng)一，建議使用Open-E，每個(gè)LUN約14.5GB；

③配置LUN Masking，允許XP磁盤陣列的External端口對(duì)相關(guān)LUN的訪問；LUN一旦實(shí)現(xiàn)虛擬化，就應(yīng)禁止非虛擬化方式的主機(jī)訪問；

④適當(dāng)調(diào)整LUN的屬主控制器以便實(shí)現(xiàn)多個(gè)處理器之間的負(fù)載均衡；

⑤XP磁盤陣列的一個(gè)External端口上最多規(guī)劃4096個(gè)虛擬化LUN。

4 存儲(chǔ)虛擬化經(jīng)濟(jì)效益分析

在IT運(yùn)維過程中，當(dāng)面對(duì)舊設(shè)備需要淘汰時(shí)，就意味著必須增加適量的存儲(chǔ)空間和性能資源滿足企業(yè)數(shù)據(jù)保存和業(yè)務(wù)運(yùn)行的需要及未來發(fā)展。通常對(duì)資產(chǎn)貶值期前的設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容，這將追加投資和資本性支出。從財(cái)務(wù)數(shù)字分析，折舊的系統(tǒng)或待資產(chǎn)報(bào)廢系統(tǒng)能夠通過以上虛擬化的實(shí)施獲得如下經(jīng)濟(jì)回報(bào)：

①減少擴(kuò)容XP24000磁盤柜的投資資本；

②因而同時(shí)減少了相關(guān)擴(kuò)容帶來的軟件費(fèi)用；

③因而同時(shí)減少了相關(guān)擴(kuò)容帶來的服務(wù)費(fèi)用；

④因而同時(shí)減少了相關(guān)擴(kuò)容帶來的數(shù)據(jù)中心樓面空間費(fèi)用、制冷和電力費(fèi)用；

⑤降低管理工作量：通過減少管理存儲(chǔ)的界面實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理工作內(nèi)容，繼而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理工作量的降低和管理風(fēng)險(xiǎn)的降低；

⑥降低SAN管理復(fù)雜度：通過整合存儲(chǔ)虛擬化，降低SAN網(wǎng)絡(luò)上對(duì)外提供服務(wù)的存儲(chǔ)端口，簡(jiǎn)化存儲(chǔ)SAN設(shè)計(jì)和實(shí)施工作，簡(jiǎn)化日常運(yùn)維中SAN管理的復(fù)雜度和工作量。

5 結(jié)論

通過存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在深圳供電局有限公司IT基礎(chǔ)平臺(tái)的研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了將XP24000與XP512兩套高端存儲(chǔ)的虛擬化，使已使用7年的存儲(chǔ)XP512 10T的存儲(chǔ)空間作為高端存儲(chǔ)XP24000鏡像磁盤使用，達(dá)到了資源優(yōu)化利用的目的。按照當(dāng)前高端存儲(chǔ)1T/20萬元的市場(chǎng)價(jià)格，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的利用為企業(yè)在IT基礎(chǔ)設(shè)施方面的投資節(jié)約了200萬元。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整，使“閑者讓資源，忙者有資源”，為業(yè)務(wù)平滑運(yùn)行提供無縫支持。

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