企業(yè)級虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)通常都會使用共享存儲。這是個不爭的事實,即如果你想使用VMware vSphere和Microsoft Hyper-V的高級特性,所有的主機都需要訪問虛擬機(VM)的各種文件。雖然VMware VMotion和Microsoft Live Migration的最新版本并不強制要求使用共享存儲,但絕大多數(shù)的特性就需要使用,比如VMware vSphere高可用性和微軟故障切換集群,可能以后也會是這樣。
為了使虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)(以及你的關(guān)鍵應(yīng)用)運行良好,其必須配置虛擬CPU、虛擬內(nèi)存以及虛擬磁盤I/O。隨著hypervisor各項統(tǒng)計功能及監(jiān)控工具越來越智能,監(jiān)控虛擬CPU和內(nèi)存也變得簡單了。但是,虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)的存儲性能監(jiān)控在很大程度上還缺乏科學(xué)的方法。當(dāng)然也有存儲性能的科學(xué)統(tǒng)計分析方式,不過不同的是對于hypervisor和物理服務(wù)器環(huán)境,存儲時屬于外部的。因此,hypervisor(以及你的虛擬化性能監(jiān)控工具)并不能洞悉存儲內(nèi)部發(fā)生的事情(不過這點正在發(fā)生改變)。
盡管如此,你仍可采取一些方法來改善虛擬服務(wù)器的存儲性能。這里列出10項技巧可以幫你改善虛擬機的存儲系統(tǒng)性能。
1.了解IOPS
簡單來說,虛擬服務(wù)器存儲調(diào)優(yōu)的學(xué)問就是“進入的IOPS和流出的IOPS”。每個LUN中的驅(qū)動器每秒能夠提供一定數(shù)量的I/O,服務(wù)器和存儲之間的通道亦具備一定的吞吐量,而應(yīng)用程序則會要求更多。雖然這個問題可以簡化成“是否足夠或想要更多?”但是答案并不簡單。以下技巧中談到的許多工具、技術(shù)和解決方案可以幫助你獲取更多的I/O量或降低I/O需求(通常這會要求對應(yīng)用的深入了解以及和應(yīng)用所有者或開發(fā)者的協(xié)作)。
在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)中,理解虛擬機和數(shù)據(jù)存儲I/O情況的最佳途徑是使用專為虛擬化技術(shù)定制的性能分析工具。每樣工具都可以幫你“了解你的IOPS”。
這些工具可以是內(nèi)置的VMware esxtop CLI工具,vCenter中的性能制表(其中可以通過disk.numberRead.summation和disk.numberWrite.summation計數(shù)器反應(yīng)IOPS),也可以是第三方提供的收費工具。由于vCenter需要根據(jù)產(chǎn)生IOPS的抽樣時間分段統(tǒng)計,這種方式更適合于估算。而第三方工具(或者VMware vCenter Operation Manager)費用更高,但也更易于使用,更為智能。
注意,LUN配置和RAID類型選擇可能會對I/O性能產(chǎn)生巨大的影響。
2.了解應(yīng)用程序
雖然存儲和虛擬化管理員有許多工具來炮制更多的I/O,但通常他們在降低I/O需求方面能做的事情都非常有限。同樣,許多IT經(jīng)理更樂于花精力在建設(shè)多如雜草的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)上,而完全忽略了其中運行著的應(yīng)用程序。
如果你并不了解哪些應(yīng)用程序是最為I/O密集的、運行在哪些虛擬機上、所承載的服務(wù)器集群以及所使用的存儲都有哪些,你很難真正了解存儲性能。你的應(yīng)用程序?qū)ψx操作敏感還是寫操作?弄清這些問題可以引導(dǎo)你達到更高效地存儲調(diào)優(yōu)。通過理解這些應(yīng)用程序,并且和應(yīng)用所有者或開發(fā)者協(xié)同工作,你或許能夠降低I/O工作負(fù)載,為公司省下一筆原本要去采購新存儲陣列或增加高性能驅(qū)動器上的開銷。
假如應(yīng)用程序已經(jīng)是虛擬化的,你可以使用上述工具來了解其通常的I/O負(fù)載和讀寫操作的敏感程度。假如應(yīng)用程序沒有虛擬化,你可能想要創(chuàng)建應(yīng)用程序虛擬化的概念驗證,在實際負(fù)載環(huán)境下測試這種虛擬應(yīng)用,基于測試對生產(chǎn)工作負(fù)載進行建模。也可能是,假如生產(chǎn)應(yīng)用已經(jīng)使用了SAN環(huán)境,你可以在虛擬化之前通過SAN供應(yīng)商提供的性能工具來測量物理服務(wù)器的I/O負(fù)載。
3.最大限度地利用現(xiàn)有存儲
改善存儲性能的方式之一是確保你使用到已有的絕大部分存儲。有一部分特性你可能都沒用到,也可能有些特性能夠降低成本。你甚至要考慮重新配置你的存儲LUN或RAID組來為虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)獲取更好的性能。I/O工作負(fù)載一直在變,而已有的LUN部署和RAID組或許已經(jīng)有很長一段時間,不再適用。通過在不同的LUN中重新平衡工作負(fù)載,或者改變某一LUN的RAID類型,你也許可以為虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)和物理服務(wù)器改善性能。很多情況下,管理員通常會尋找一些“華而不實”的方法來改善性能,而其實是虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)的存儲性能問題通常在傳統(tǒng)物理服務(wù)器上。
4.VAAI或ODX
VMware的陣列集成應(yīng)用接口(vStorage APIs for Array Integration,VAAI)允許vSphere hypervisor將部分存儲相關(guān)的工作交給存儲完成。比如,虛擬機的克隆操作可以不經(jīng)過hypervisor,而在存儲上直接完成。VAAI通過使用硬件加速的方式也明顯降低了磁盤加鎖的時間。所以要確保你的存儲支持VAAI,這樣才能保證虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)能從存儲交付中獲益。
在Microsoft Hyper-V環(huán)境中,卸載數(shù)據(jù)傳輸(OfflOAded Data Transfer,ODX)和VAAI相似。如果你正使用Hyper-V,你肯定想要你的存儲能夠支持ODX。
要檢查存儲是否支持VMware VAAI,你可以在VMware兼容性列表中尋找SAN和NAS的支持名稱。而要獲悉是否兼容支持ODX,你可以直接詢問廠商其產(chǎn)品是否通過Microsoft ODX認(rèn)證。隨著時間的推移,越來越多的廠商會在其企業(yè)級存儲陣列中增加VAAI和ODX的兼容認(rèn)證。
5.限制快照數(shù)量
虛擬化之中最有用的功能之一就是能夠?qū)μ摂M機進行快照。這種時間點的虛擬機內(nèi)存和虛擬磁盤的照片在應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)升級出錯或需要測試配置變更時十分有用。快照在虛擬化備份和虛擬磁盤變更時復(fù)制應(yīng)用程序,避免宕機時也會用到。不過,過多的快照是不可取的,它會占用磁盤空間,引起備份應(yīng)用性能下降以及VMotion和其它存儲相關(guān)功能的性能問題?煺諔(yīng)當(dāng)只是臨時使用,然后就刪除。
6.傳統(tǒng)存儲自動配置與自動精簡配置
通過自動精簡配置的虛擬磁盤創(chuàng)建虛擬機的功能十分有用。我在實驗室環(huán)境中總會應(yīng)用到自動精簡配置。然而,在虛擬層和物理存儲陣列上的自動精簡配置必需慎重規(guī)劃和管理。自動精簡配置最大的問題就是會用光所有的存儲。不過,如果你的存儲不支持VAAI,自動精簡配置后的虛擬磁盤需要增加容量時也會造成性能的下降。在這種情況下,你可能就需要為虛擬機磁盤使用傳統(tǒng)的存儲自動配置(建立磁盤時一次性給足),而在你的存儲陣列上使用自動精簡配置。
7.虛擬化認(rèn)知存儲
一些新的存儲陣列被稱為具備“虛擬化認(rèn)知”的特性。這意味著存儲可以和VMware vCenter通訊,這樣存儲就能夠了解上面運行的虛擬機和SAN/NAS上虛擬機磁盤文件(VMDKs)的通訊路徑。虛擬化管理員和存儲管理員可以從中獲益頗多。舉例來說,你可以找出哪個虛擬機產(chǎn)生大量IOPS,或者哪個虛擬機正處于嚴(yán)重的存儲延遲中。一些虛擬化認(rèn)知的存儲系統(tǒng)甚至提供單個的虛擬機快照和克隆。你并不必要將存儲陣列替換成這樣一臺虛擬化認(rèn)知的設(shè)備,不過未來可以考慮,或者你應(yīng)當(dāng)訊問目前的存儲供應(yīng)商以了解其是否有規(guī)劃在新版本中發(fā)布類似的特性。
8.分區(qū)隊列
在之前的虛擬機操作系統(tǒng)中并不會計算分區(qū)隊列的數(shù)量,這可能會引起性能問題。然而,在Windows Vista、Windows 7和Windows 2008(或之后的版本,比如Windows 8和Windows 2012)中并沒有這樣的問題。一些虛擬化認(rèn)知的存儲可以自動化排列VMDKs而無關(guān)操作系統(tǒng)。但是假如你的企業(yè)使用早先的操作系統(tǒng),你應(yīng)當(dāng)核實VMDKs是否與虛擬機文件系統(tǒng)(VMFS)和SAN LUN一致。
有許多工具可以幫助你驗證Windows Vista和Windows 2008操作系統(tǒng)之前的分區(qū)隊列,其中包括免費的UberAlign或商業(yè)化產(chǎn)品vOptimizer Pro。
9.存儲I/O控制
在多臺虛擬化主機共享同一存儲時,需要確保存儲不會被消耗大量I/O的應(yīng)用獨占,或者更關(guān)鍵的應(yīng)用程序無法獲取足夠I/O。VMware的vSphere Storage I/O控制可以做到這點,只需要在VMFS數(shù)據(jù)存儲中通過單選框激活即可。
10.存儲分布式資源規(guī)劃(SDRS)
就像VMware為處理器和內(nèi)存進行的分布式資源規(guī)劃一樣,SDRS為存儲提供類似的功能。SDRS會在某個數(shù)據(jù)存儲處于高延遲或高磁盤空間利用率時,從一個數(shù)據(jù)存儲中遷移更多的虛擬機磁盤(不需宕機)到另一個上(甚至是一臺陣列到另一臺)。確保你的存儲可以通過VASA 的VMware vStorage APIs和vCenter通訊,這樣vCenter可以識別存儲的SDRS功能,以防止其存儲使用過度。
假如這一切都不能奏效……
雖然存儲對任何人來說都不夠,不過你可能確實得花點錢來購置一臺新存儲系統(tǒng)以獲取虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)所需的高性能。虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)中每塊磁盤LUN上可能都有超過50個虛擬機,和之前一對一的服務(wù)器和磁盤LUN映射的I/O負(fù)載有著天壤之別。新存儲除了提供更高的性能以外,你還可以獲取諸如虛擬化認(rèn)知存儲、混合存儲、VAAI、VASA等更多特性。
數(shù)據(jù)中心的虛擬化是一種全新的思維模式;隨著虛擬機的整合,存儲必需重新加以考量并重新配置。
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