虚拟化 改变服务器和存储

 

　　虚拟化技术的发展带来了新的机遇，实现了对能耗，制冷成本和内存印迹成本的大幅度节约。赛场已经改变，现在主流的IT组织可以在财力范围内容易地部署完全虚拟化的服务器和存储架构。

　　一些IT经理喜欢每次他们问一个问题后，都会有人在回答中提到虚拟化。这可能是因为这项技术已经成熟，应该兑现它当初提升效率和管理水平的诺言了。虚拟化的确切含义是什么？基本上，虚拟化是一个抽象层，将系统的复杂性同用户之间隔离开来，改善人机界面的可视性和可用性。

　　利用虚拟层的技术为IT行业最大限度的节省能源消耗和损耗。今日，一代全新技术的产品可以大范围的提升IT预测、购买和部署的策略。尤其是存储领域的第三代存储系统，它继承了网络存储技术的发展，支持大型计算机、服务器，以及现在的虚拟服务器。这两个技术组件--虚拟化服务器和虚拟化存储系统--在架构发展中是紧密联系在一起的。

　　在我们描述第三代存储系统之前，我们需要回顾一下之前的系统。

第一代系统：直连式存储--系统的扩展带来了低效率

　　基于总线共享的架构的出现为系统设计师提供了将大量的磁盘驱动器连接到单个服务器的方法，促进了更快的系统设置和部署。这种存储的布局方式一般称为直连式存储（DAS）。在小型应用中，存储是处于服务器内部，利用RAID（独立磁盘冗余阵列）并通过镜像或数学重建方法来保护数据。典型的服务器CPU利用率是在5％到30％之间，浪费了很大的可用计算机能力。

　　对于任何大小的IT部门来说，DAS是管理上的噩梦。随着这些系统的扩展和消耗更多的存储空间，它们需要持续性的维护和升级来满足业务需求。在进行维护时，每个系统，包括服务器，必须离线并重新设置。技术人员每周最少要进行一次全面的或部分的对每个系统数据的磁带备份。这种方法不仅非常笨拙，浪费很多人力，经常充满错误，而且其应用也经常不能正确的备份，而恢复系统需要很长时间。

　　以每个服务器2到16个磁盘，利用率为10％到20％来说，大部分的磁盘都是处在空闲状态--对能源的巨大浪费。考虑到能耗，制冷，管理和服务成本等因素，很容易就能看出这在成本上是如何的不经济。

　　更有问题的是，管理者甚至不能容易的预测出DAS随着时间的增长速度。容量预测被迭代计算所替代，而不是预测性分析。考虑到需要制定维护计划来管理多达500个服务器和无数的运行程序，为了能够满足这些消耗需要，管理者需要购买超过需求数量的磁盘--经常是双倍--以免捉襟见肘。此外，每个磁盘架所耗电能大约相当于5个一直亮着的100瓦灯泡--按20％的利用率来计，大约每个磁盘架要浪费5000瓦特的电能。在这种设计下，本来可以用于购买软件工具和新应用的资金被浪费在了额外的磁盘和本来可以节省的电能上。

第二代系统：SAN加强了存储，但是缺少虚拟化和数据迁移。

　　存储局域网（SAN）在上世纪90年代末出现。SAN明显提升了存储管理水平，可以将大量存储资源合并到一个网络连接的中心设备上。SAN为服务器和存储提供了安全的，高性能的网络连接，在正确的时间为应用程序提供正确的数据。没有人怀疑将原来孤岛式的存储合并到单一系统并为许多服务器所分享所能带来的好处。

　　本来SAN被认为是能够明显减少存储的管理成本的，而存储厂商也可以将大量的DAS组件替换成大型的、基于帧的系统来支持数百个TB级别的存储设备。但是，他们所建立的软件和服务销售模式变成了他们业务的利润中心。客户所体验到的是高进入成本，昂贵的专业服务，并需要大量培训才能让员工进行安装和维护。因为这些高成本，采用SAN的大部分是大型企业，这些企业有足够的资金来购买SAN硬件，软件，服务和培训。

　　虚拟化技术刚出现在存储舞台上的时候所带来的改进是微小的。刚开始的存储虚拟化产品提供了更好的可视性和硬件抽象化，但是很难操作，部署费用昂贵，而且使用范围和可升级性都有限。这些产品不够成熟，而且缺乏广泛的连接性。最后，数据管理还是手工的，用户被迫要么去雇用厂商的专业人员来调整存储系统、迁移数据、设置应用，要么就要忍受失衡的、低性能、低利用率的SAN。

　　虽然受益于合并化和更高的利用率水平，SAN在能源消耗上略强于DAS，但是大部分的能耗成本只是简单的从服务器转移到了存储结构上而已。

　　在SAN出现将近十年之后，对大部分企业来说成本和复杂性仍然是一道槛。即使是最大的企业和组织也只能在部分的应用上使用SAN技术--根据企业战略组织的分析家的统计，大型企业里，90％的服务器没有连接到SAN上。大部分中型企业使用DAS或使用过于复杂而且昂贵的光纤通道SAN，他们非常希望能有一个经济型的存储网络解决方案。

第三代系统：虚拟化推动的大量硬件合并

　　虽然许多组织努力地去准确预测每年的存储需求，但大部分都不成功。更多情况下，部门所需的容量要大大高于事先预测或估计的数字，这使得IT部门处于不利的境地。这导致两个重要的问题：第一，IT主管人和业务部门倾向于高估架构需求，用来应对"最坏的情况"；第二，新架构的实际交付时间被拖延的项目计划、冗长的前置时间和经常性的设置错误所耽误。

　　这种情况非常普遍--因此，在任意给定时间，大约50％的可用的服务器和存储不是处于生产使用状态。解决这种问题的方法就是第三代系统--虚拟化服务器和存储解决方案，可以让用户无间断地提升利用率。新的虚拟化技术具有许多特点，可以在系统不宕机的条件下进行快速的新设置，并且具有更低的成本，更好的可靠性，更好的可管理性和时间节约性。由于同时从物理空间和处理能力中抽象出来，用户可以查看和操作虚拟机以及相关的虚拟化存储，这些虚拟化存储可以简单地进行设置和管理。第三代系统的虚拟化为系统设置提供了前所未有的灵活性和可视性。

　　一些关键性的因素将第三代系统和过去的虚拟化技术区别开来。

　　1. 点对点联系。在第三代系统里，组里的每个物理机都看成是同其他物理机的一个智能点。点机都处于清醒状态，并包括高效的数据路由技术。这些点机共同作为一个单位进行运作来满足应用需求。

　　2. 自动平衡工作负荷。"虚拟机（virtulizer）"时刻监视系统内物理组件的情况。对于服务器来说，那些组件就是物理处理器。对于存储来说，该系统监视网络连接、控制器和磁盘驱动器，将工作负荷平均地分配给各个类别里的各个组件，以此来保证最高的性能表现和避免产生热点。这个系统可以评估管理中的数据的信息，并自动决定将数据迁往更高效率的地方，或调整网络连接来提高系统效率。

　　3. 透明的比例缩放。每当一个新的点模块进入到系统中时，就会被自动连接并承担起相应的工作负荷，无需手动干预。特对于那些需求的增长可能会需要增加额外的应用带宽的服务器部署来说，这点尤其重要。在线自动缩放模块量是一个非常有用的工具，使得过去互相排斥的两个方面可以同时达成：高效的利用和按需增长。

　　这些新的能力很大程度上改变了服务器和存储管理的方式，它们基本上专注于更高的利用率--反过来降低了系统占用面积，成本和能耗。来自第三代系统的好处还有：

　　利用率达到70％或更高

　　数据量的自动精简配置

　　对于运行存储设备所需要的服务和能耗来说，成本节约高达50％

　　数据生命周期管理

　　将数据从15K RPM（每分钟转速）的磁盘转移到7.2K RPM的磁盘，每TB数据所耗电能下降65％

　　扩展的数据保护能力

　　提供7×24的备份窗口

　　SAN集中引导

　　总而言之，在第三代系统内集成了关键性的虚拟化功能，以及其智能模块架构，相对于传统基于帧的比例缩放模式，该系统具有无可比拟的优点。这些新的服务器和存储系统提供了一个简单而经济的方法来扩展架构，此外还显著提升了系统利用率，有效利用了电能及制冷资源。