企業(yè)關(guān)鍵信息的幾何級(jí)增長、應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)過程復(fù)雜度的激增、嚴(yán)格的服務(wù)級(jí)別要求(如信息24×7小時(shí)可用性的需求)導(dǎo)致了TB/PB/EB級(jí)海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。如何應(yīng)對大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的挑戰(zhàn)和保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，并且高效地管理存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)成為研究的重點(diǎn)。隨著云計(jì)算和云存儲(chǔ)的發(fā)展，存儲(chǔ)虛擬化和其他關(guān)鍵技術(shù)(如重復(fù)數(shù)據(jù)消除和壓縮、精簡資源調(diào)配、聯(lián)合存儲(chǔ)訪問和存儲(chǔ)分層的運(yùn)用使得這一難題的破解成為可行。高效的存儲(chǔ)和管理不僅為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)，而且還可以降低用戶成本，實(shí)現(xiàn)高效低碳的環(huán)保型存儲(chǔ)。

　　1、存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)管理中的虛擬化技術(shù)

　　作為云計(jì)算環(huán)境的核心基礎(chǔ)架構(gòu)，數(shù)據(jù)中心通常由百萬級(jí)以上節(jié)點(diǎn)組成，存儲(chǔ)其上的數(shù)據(jù)規(guī)模往往達(dá)到PB級(jí)甚至EB級(jí)，常態(tài)化的數(shù)據(jù)失效成為云計(jì)算應(yīng)用和推廣的瓶頸。因此，高效的存儲(chǔ)管理成為云存儲(chǔ)研究的關(guān)鍵點(diǎn)。

　　在數(shù)據(jù)中心執(zhí)行的主要存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)管理活動(dòng)大致分為可用性管理(根據(jù)定義的服務(wù)級(jí)別建立適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)原則以確�？捎眯�)、容量管理(確保資源可用性足以滿足其服務(wù)級(jí)別要求)、性能管理(確保所有組件達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行效率)、安全管理(確保虛擬化和非虛擬化環(huán)境中的信息的機(jī)密性、完整性和可用性)和報(bào)告(跟蹤和收集各種組件/進(jìn)程的信息，用來生成趨勢分析、容量規(guī)劃、按存儲(chǔ)容量使用計(jì)費(fèi)和性能的報(bào)告，并說明存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)組件的基本配置)。
 

　　如圖1所示，存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)管理的關(guān)鍵組件包括：服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)陣列。如果能在IT基礎(chǔ)架構(gòu)的各個(gè)層次上運(yùn)用虛擬化技術(shù)，便可以使復(fù)雜的存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)管理任務(wù)變得更加靈活、輕松、高效。

　　(1)存儲(chǔ)層的虛擬化

　　存儲(chǔ)虛擬化已支持動(dòng)態(tài)遷移數(shù)據(jù)和擴(kuò)展存儲(chǔ)卷。由于動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，可以無中斷方式擴(kuò)展存儲(chǔ)卷，以便滿足容量和性能要求。由于虛擬化突破了呈現(xiàn)給主機(jī)的存儲(chǔ)卷及其物理存儲(chǔ)之間的綁定，因此數(shù)據(jù)可在數(shù)據(jù)中心中或跨數(shù)據(jù)中心遷移，而不會(huì)產(chǎn)生任何宕機(jī)。改變基礎(chǔ)架構(gòu)管理成本和復(fù)雜性方案的另一工具是虛擬存儲(chǔ)資源調(diào)配。在傳統(tǒng)資源調(diào)配中，存儲(chǔ)容量根據(jù)未來增長的預(yù)期提前進(jìn)行資源調(diào)配。由于增長是不均勻的，因此一些用戶或應(yīng)用程序會(huì)發(fā)現(xiàn)自己容量不足，而另一些用戶或應(yīng)用程序還有許多未使用的容量。使用虛擬資源調(diào)配可解決這一難題，它使容量管理面臨的挑戰(zhàn)更小。在虛擬資源調(diào)配中，存儲(chǔ)是從共享池按需分配到主機(jī)的，如此能提高可用容量的利用率，從而降低容量管理的復(fù)雜度。

　　(2)網(wǎng)絡(luò)層的虛擬化

　　虛擬化還提高了網(wǎng)絡(luò)管理效率。VSAN和VLAN允許以邏輯方式將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)隔離成若干不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)，并且可快速重新配置節(jié)點(diǎn)，而無需進(jìn)行任何物理更改，使管理工作更加輕松，它還解決了一些可能存在于常規(guī)環(huán)境中的安全問題。

　　(3)計(jì)算層的虛擬化

　　在主機(jī)端，計(jì)算虛擬化能使主機(jī)部署、重新配置和遷移比在物理環(huán)境中更輕松。計(jì)算、應(yīng)用程序和內(nèi)存虛擬化不僅改進(jìn)了資源調(diào)配，還有助于實(shí)現(xiàn)資源的高可用性。

　　2、虛擬化存儲(chǔ)管理案例——為新服務(wù)器/主機(jī)分配存儲(chǔ)空間

　　圖2展示了在向新服務(wù)器/主機(jī)分配存儲(chǔ)空間時(shí)，在服務(wù)器、SAN和存儲(chǔ)陣列上執(zhí)行的活動(dòng)。該案例需要將新的RDBMS服務(wù)器部署到現(xiàn)有非虛擬化存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)中，步驟如下：
 

　　(1)管理員需要在服務(wù)器上安裝和配置HBA和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以將其物理連接到SAN。建議在服務(wù)器上安裝可選的多路徑軟件。同時(shí)，存儲(chǔ)陣列端口也應(yīng)連接到SAN。

　　(2)管理員需要在SAN交換機(jī)上分區(qū)，以允許新服務(wù)器通過其HBA訪問存儲(chǔ)陣列端口。為保證服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列之間存在冗余路徑，新服務(wù)器HBA應(yīng)連接到不同的交換機(jī)，并通過不同的陣列端口分區(qū)。同時(shí)，需要在陣列上配置LUN，然后將這些LUN分配給存儲(chǔ)陣列前端端口。此外，可在存儲(chǔ)陣列上配置LUN掩蔽，以限制特定服務(wù)器對LUN的訪問。

　　(3)服務(wù)器通過“總線重新掃描”進(jìn)程發(fā)現(xiàn)分配給它的LUN。在主機(jī)上創(chuàng)建邏輯卷和文件系統(tǒng)(其數(shù)目取決于希望數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用程序使用存儲(chǔ)的方式)，以便于管理員在新的文件系統(tǒng)空間安裝和使用數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用程序。

　　在虛擬化環(huán)境中，將存儲(chǔ)調(diào)配到運(yùn)行RDBMS的虛擬機(jī)上需要執(zhí)行不同的管理任務(wù)。與非虛擬化環(huán)境類似，必須通過SAN在承載虛擬機(jī)的物理服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列之間建立物理連接。在SAN級(jí)別，可將VSAN配置為在物理服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列之間傳輸數(shù)據(jù)。VSAN可將此存儲(chǔ)通信與SAN中的任何其他通信隔開，并且管理員可在VSAN中配置分區(qū)。在存儲(chǔ)端，管理員需要從共享存儲(chǔ)池中創(chuàng)建精簡LUN，并將這些精簡LUN分配到存儲(chǔ)陣列前端端口。與物理環(huán)境類似，需要在存儲(chǔ)陣列上執(zhí)行LUN掩蔽。在物理服務(wù)器端，虛擬機(jī)管理程序可發(fā)現(xiàn)分配的LUN，并且可以創(chuàng)建邏輯卷和文件系統(tǒng)來存儲(chǔ)和管理虛擬機(jī)文件。然后，管理員可創(chuàng)建虛擬機(jī)并在其上安裝OS和RDBMS。創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，虛擬機(jī)管理程序會(huì)在虛擬機(jī)管理程序文件系統(tǒng)中創(chuàng)建虛擬磁盤文件和其他虛擬機(jī)文件。虛擬磁盤文件作為SCSI磁盤顯示給虛擬機(jī)用于存儲(chǔ)RDBMS數(shù)據(jù)�；蛘�，虛擬機(jī)管理程序啟用虛擬資源調(diào)配，以創(chuàng)建精簡虛擬磁盤并將其分配到虛擬機(jī)。虛擬機(jī)管理程序通常具有本機(jī)多路徑功能，也可以將第三方多路徑軟件安裝在虛擬機(jī)管理程序上。

　　3、面臨的挑戰(zhàn)及優(yōu)化方案

　　由于存儲(chǔ)陣列、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序具有異構(gòu)性，因而監(jiān)視和管理當(dāng)今復(fù)雜的存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)環(huán)境變得極具挑戰(zhàn)。例如，異構(gòu)存儲(chǔ)陣列在容量、性能、保護(hù)和體系結(jié)構(gòu)方面各不相同；存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)部署了SAN和IP網(wǎng)絡(luò)；以及使用不同操作系統(tǒng)(如Unix、Linux、Windows)的服務(wù)器或大型機(jī)。這些來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品和服務(wù)會(huì)產(chǎn)生互聯(lián)問題，增加了管理存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的復(fù)雜度。如圖3所示。
 

　　數(shù)據(jù)中心的每個(gè)組件通常附帶著供應(yīng)商特定的工具來進(jìn)行管理。然而在一個(gè)使用多種工具(工具之間可能無法互操作)的環(huán)境下，理解環(huán)境的整體狀況并提供組件間的故障、影響和行為分析非常困難。理想情況下，管理工具應(yīng)該能夠?qū)⑺�有組件的信息整合起來，以提供基于整體環(huán)境的端到端視圖和更快的根源分析，從而更快地解決警報(bào)。
 

　　如圖4所示，優(yōu)化的解決方案應(yīng)充分了解基礎(chǔ)架構(gòu)的整體狀況，并提供每次故障的根源分析。此方案還應(yīng)在多供應(yīng)商存儲(chǔ)環(huán)境中提供集中監(jiān)視和管理，并創(chuàng)建存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)的端到端視圖。端到端監(jiān)視的優(yōu)勢在于它能夠?qū)⒁粋�(gè)組件的行為與另一個(gè)組件的行為關(guān)聯(lián)起來。這有助于在逐個(gè)查看每個(gè)組件不足以揭露問題的實(shí)際原因時(shí)調(diào)試或分析問題。集中監(jiān)視和管理系統(tǒng)應(yīng)從所有組件收集信息，并通過單一用戶界面管理這些信息。此外，它必須使用方法(例如電子郵件和簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)陷阱)提供向管理員通知各種事件的機(jī)制。它還應(yīng)能夠生成監(jiān)視報(bào)告和運(yùn)行自動(dòng)化腳本，以使任務(wù)自動(dòng)化。 

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本文標(biāo)題：虛擬化環(huán)境中的存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)管理及優(yōu)化方案

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