軟件定義存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)及具體實(shí)現(xiàn)

楊泳丹

摘 要在如今互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，不管是到數(shù)據(jù)中心，還是移動(dòng)端設(shè)備，IT作為推動(dòng)企業(yè)業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展的必須的基礎(chǔ)架構(gòu)的地位已經(jīng)無法撼動(dòng)。一提到基礎(chǔ)架構(gòu)，我們腦子里首先想到的就是硬件，但現(xiàn)在情況已經(jīng)截然不同。虛擬化技術(shù)的發(fā)展，使軟件應(yīng)用的范疇大大增加，也使硬件定義過渡到軟件定義稱為可能。未來，在我們的數(shù)據(jù)中心，軟件也許會(huì)占據(jù)統(tǒng)治地位。那么存儲(chǔ)呢，也能實(shí)現(xiàn)軟件定義嗎？這篇文章我們將重點(diǎn)探討。

【關(guān)鍵詞】存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)

1 存儲(chǔ)使用情況現(xiàn)狀分析

有些廠商充滿自信的提出了軟件定義一切的概念，雖然有點(diǎn)夸張，但軟件全方位闖入傳統(tǒng)硬件的勢(shì)力范圍確實(shí)是不爭(zhēng)的事實(shí)。過去十多年，存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了高速增長(zhǎng)到日漸衰落的過程，現(xiàn)如今，磁盤陣列的功能已經(jīng)可以用以軟件為基礎(chǔ)的邏輯資源來替代，盡管很多人表示無法接受，但現(xiàn)在這一現(xiàn)象卻日益普遍。使用服務(wù)器結(jié)合存儲(chǔ)軟件，似乎能夠更好地體現(xiàn)端到端虛擬化戰(zhàn)略的優(yōu)勢(shì)。加之不斷地改進(jìn)，這一體系還可能令硬件獲得更大獨(dú)立性、更充分地利用磁盤空間，降低企業(yè)成本、從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化。

由于競(jìng)爭(zhēng)的加劇，企業(yè)不得不壓縮所有環(huán)節(jié)的支出，IT部門也無法幸免。企業(yè)必須尋找更節(jié)省的方式來管理存儲(chǔ)設(shè)備的方法，來降低資產(chǎn)投入和運(yùn)營(yíng)開支。

IDC在2016年11月對(duì)IT公司的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，隨著業(yè)務(wù)的不斷增加，對(duì)存儲(chǔ)的需求成指數(shù)上升。根據(jù)Gartner公司的最新預(yù)測(cè)，未來五年內(nèi)，存儲(chǔ)的需求大致每年呈比例為45%的遞增。

與此同時(shí)，傳統(tǒng)存儲(chǔ)面臨來自多方面的巨大挑戰(zhàn)，首先，企業(yè)應(yīng)用激增帶來對(duì)存儲(chǔ)空間需求的激增，如何保證SLA將使IT人員壓力倍增。其次，如何快速排除故障，如何迅速擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，提高存儲(chǔ)性能以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的敏捷性也使必須要解決的問題。最后，企業(yè)IT管理怎樣簡(jiǎn)化流程，怎樣實(shí)現(xiàn)管理的自動(dòng)化，也需要企業(yè)IT部門的重點(diǎn)關(guān)注。

軟件定義的ServerSAN將為解決上述問題提供新的思路。ServerSan通過軟件層與底層硬件集成并對(duì)其進(jìn)行抽象化處理，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)服務(wù)和SLA的自動(dòng)化。

同時(shí)，軟件定義的ServerSAN存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間自動(dòng)調(diào)整，動(dòng)態(tài)的滿足對(duì)空間的需求，而不用對(duì)底層的LUN重新規(guī)劃或調(diào)整。甚至可以通過對(duì)底層存儲(chǔ)其它資源的自適應(yīng)定義，來自動(dòng)匹配應(yīng)用負(fù)載的變化，令存儲(chǔ)的性能始終保持最優(yōu)。

2 存儲(chǔ)如何滿足虛擬化數(shù)據(jù)中心新的要求

隨著基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化的體系逐步形成，數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)面臨空前挑戰(zhàn)如圖1所示：

首先，傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)管理復(fù)雜、靈活度極度欠缺。在企業(yè)虛擬化架構(gòu)中，存儲(chǔ)毋庸置疑是是最關(guān)鍵的一個(gè)層面。IT人員發(fā)現(xiàn)的很多性能瓶頸都與存儲(chǔ)存在密切相關(guān)，架構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備底層的特性有很深入的了解，比如IOPS，吞吐量，系統(tǒng)延時(shí)，容量增長(zhǎng)趨勢(shì)等方面，都需要定期做出優(yōu)化；

其次使用傳統(tǒng)存儲(chǔ)的投資不菲，這個(gè)不用多說，相信大家深有體會(huì)。

然后，傳統(tǒng)架構(gòu)無法確保服務(wù)的差異化的實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)現(xiàn)虛擬化的數(shù)據(jù)中心，存儲(chǔ)必須具有新的特性：

（1）可被精確管理

（2）隨時(shí)最大程度的滿足性能要求

（3）提供與應(yīng)用相匹配的數(shù)據(jù)移動(dòng)性

（4）隨時(shí)在線并可快速調(diào)配

（5）可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展并實(shí)現(xiàn)空間分配自動(dòng)化

（6）對(duì)虛擬桌面和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的充分支持

可見，傳統(tǒng)存儲(chǔ)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足這些新的要求，在此大環(huán)境的催生下，由軟件定義的ServerSAN存儲(chǔ)自然產(chǎn)生了。

3 EMC ScaleIO的特點(diǎn)

EMC ScaleIOTM是一款軟件，它可從本地應(yīng)用程序服務(wù)器存儲(chǔ)創(chuàng)建基于服務(wù)器的SAN，以便按需提供具有彈性的可擴(kuò)展性能和容量。ScaleIO 聚合存儲(chǔ)和計(jì)算資源，可擴(kuò)展至數(shù)千節(jié)點(diǎn)。

3.1 聚合存儲(chǔ)與計(jì)算

ScaleIO 將主機(jī)的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源做了整合（也許用聚合更為恰當(dāng)）形成一個(gè)單層體系結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)容量的合集，同時(shí)存儲(chǔ)的管理得到了簡(jiǎn)化，包括性能的管理。所有I/O 和吞吐量均可以被群集內(nèi)的任何應(yīng)用訪問。

3.2 線性可擴(kuò)展性

ScaleIO 經(jīng)設(shè)計(jì)可大規(guī)模擴(kuò)展，可從三節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展至數(shù)千節(jié)點(diǎn)。與大多數(shù)傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)不同，隨著存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)量的增長(zhǎng)，吞吐量和IOPS 也會(huì)同時(shí)增長(zhǎng)。隨著部署的增長(zhǎng)，性能也呈線性擴(kuò)展。

3.3 具有彈性的存儲(chǔ)

使用ScaleIO，一旦有相關(guān)需求，即可增加或減少容量和計(jì)算。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)“動(dòng)態(tài)”重新平衡數(shù)據(jù)，且不會(huì)造成宕機(jī)。添加和刪除可以較小增量或較大增量進(jìn)行。無需因互操作性限制而進(jìn)行容量規(guī)劃或復(fù)雜的重新配置，因而可降低復(fù)雜性和成本。

3.4 通過I/O并行提升性能

I/O操作過程中將用到ScaleIO群集中的每一個(gè)服務(wù)器。如此大規(guī)模的I/O并行能夠消除瓶頸。吞吐量和IOPS的擴(kuò)展與添加至系統(tǒng)的服務(wù)器和本地存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)量成正比，隨增長(zhǎng)改善成本/性能比率。性能優(yōu)化將自動(dòng)進(jìn)行，一旦需要重建和重新平衡，它們將在后臺(tái)運(yùn)行，對(duì)應(yīng)用程序和用戶無影響或只有微弱影響。ScaleIO系統(tǒng)會(huì)自主管理性能熱點(diǎn)和數(shù)據(jù)布局

3.5 體系結(jié)構(gòu)組件

ScaleIO由兩大功能組件構(gòu)成：ScaleIO數(shù)據(jù)客戶端（SDC）和ScaleIO數(shù)據(jù)服務(wù)器（SDS）。SDC是一個(gè)數(shù)據(jù)塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，它使應(yīng)用程序可以訪問ScaleIO共享數(shù)據(jù)塊卷。SDC在本地任何需要訪問群集中的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)卷的應(yīng)用程序服務(wù)器上運(yùn)行。當(dāng)本地應(yīng)用程序發(fā)出I/O請(qǐng)求，不論特定數(shù)據(jù)塊在哪個(gè)位置，SDC都將滿足該請(qǐng)求。SDS是一個(gè)軟件組件，安裝在每一個(gè)向ScaleIO總存儲(chǔ)池提供本地存儲(chǔ)的服務(wù)器上。SDS可處理群集內(nèi)任一SDC發(fā)出的讀寫請(qǐng)求。

3.6 企業(yè)級(jí)功能

無論您是提供托管基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)的服務(wù)提供商，還是您的IT部門在為您組織內(nèi)的功能單位提供基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)，ScaleIO都可提供一系列功能，使您能完全控制性能、容量和數(shù)據(jù)位置。而且，通過保護(hù)域使您能夠隔離特定服務(wù)器和數(shù)據(jù)集。這可以在單個(gè)客戶的粒度上完成，使每個(gè)客戶都可位于不同的SLA下。存儲(chǔ)池可用于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)隔離、分層以及性能管理。例如，可將訪問非常頻繁的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在僅包含閃存的存儲(chǔ)池內(nèi)以實(shí)現(xiàn)最低延遲，將較少訪問的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在低成本、高容量的旋轉(zhuǎn)磁盤存儲(chǔ)池內(nèi)。使用ScaleIO，您可以對(duì)特定客戶能消耗的性能數(shù)值（IOPS或帶寬）設(shè)限。限制器支持強(qiáng)制實(shí)施和監(jiān)管資源分配，以預(yù)防應(yīng)用程序的“hogging”（貪婪霸占）情形。

3.7 數(shù)據(jù)保護(hù)和恢復(fù)能力

使用ScaleIO，不存在單點(diǎn)故障。ScaleIO通過跨多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器對(duì)隨機(jī)切片和分布的“數(shù)據(jù)區(qū)塊”進(jìn)行雙拷貝網(wǎng)狀鏡像提供數(shù)據(jù)保護(hù)和恢復(fù)能力。如果發(fā)生服務(wù)器宕機(jī)或存儲(chǔ)宕機(jī)，ScaleIO會(huì)自動(dòng)重建故障數(shù)據(jù)塊并重新平衡數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)群集的自我修復(fù)。

3.8 磁盤IO加速

ScaleIO提供智能緩存功能，該可以利用服務(wù)器的內(nèi)存或者服務(wù)器本地的閃存設(shè)備作為IO緩存層，來對(duì)底層的低速存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行IO加速。

3.9 簡(jiǎn)單的管理和監(jiān)視

管理ScaleIO部署很容易，安裝、配置、監(jiān)視和升級(jí)都簡(jiǎn)單快捷。無論由誰(shuí)來管理數(shù)據(jù)中心，都能夠完全管理其部署，無需任何特別培訓(xùn)和/或供應(yīng)商認(rèn)證。

3.10 與傳統(tǒng)SAN相比降低了總體擁有成本

使用ScaleIO有著明顯的成本優(yōu)勢(shì)，經(jīng)證實(shí)可節(jié)省60%的總體擁有成本。首先，這一僅含軟件的系統(tǒng)使用的是商用硬件。并且，由于它會(huì)創(chuàng)建基于服務(wù)器的SAN，不存在諸如連接結(jié)構(gòu)和HBA之類專用存儲(chǔ)組件。這將會(huì)減少能耗、冷卻和空間，為您節(jié)省大量成本。此外，由于ScaleIO不使用大型存儲(chǔ)系統(tǒng)，無需對(duì)老化硬件進(jìn)行整體升級(jí)。您只需從群集中移除故障磁盤或過時(shí)服務(wù)器。

作者單位

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 云南省昆明市 650000