虚拟化应用下存储竞争分析

1、虚拟化应用下存储竞争分析一、背景用户利用主机虚拟化技术进行主机平台虚拟化建设后，大大提升了主机资源的利用率，同时也简化了整个主机平台的管理。但是这也给后端的存储系统提出了更高的要求，如：l 需要共享的存储结构l 更高的可靠性和性能要求l 需要快速、不中断系统运行、高效的存储空间分配能力l 需要快速高效的“在线”备份和恢复能力l 需要简单、灵活、经济的容灾解决方案用户在设计和部署虚拟化主机平台解决方案时，如果没有很好地考虑存储系统的整合，则会将费用由主机端转嫁到存储端上从而会在很大程度上抵消主机虚拟化给用户所带来的好处。NetApp作为一家专业的数据存储和数据管理解决方案供应商，利用其先进的存储

2、技术，很好的帮用户解决了在主机虚拟化过程中和存储相关的一些问题。其在全国乃至全球的一大批用户在主机虚拟化环境中的使用经验证明，NetApp的存储解决方案为用户在虚拟化主机环境中提供了最佳的存储解决方案。本章就上述的几个在主机虚拟化环境中用户所面临的存储挑战，对NetApp和IBM及EMC所提供的存储技术和解决方案做个比对以便用户参考。二、对比分析存储架构支持技术上的比对目前，VMWare在存储架构上能同时支持FC SAN、iSCSI和NAS三种架构。这就给用户在存储架构的选择上提供了最大的灵活性和自主性，用户完全可以根据自己的虚拟化环境的具体情况和需求来选择最合适的存储架构。但是用户在存储架构

3、上的自主选择性还会受到后端存储系统所能支持的存储访问协议的限制。因此，为了能真正实现用户在存储架构上的自主选择从而能最好的满足用户的实际需求，后端的存储系统最好也能同时支持FC SAN、iSCSI和NAS三种架构，而这正是Netapp的磁盘阵列所提供的独特技术优势。NetApp的FAS系列磁盘阵列不管哪一款产品，在不需要任何辅助硬件设备的情况下就能同时支持FC SAN、iSCSI和NAS三种架构。从硬件配置上来看，Netapp磁盘阵列同时配置了千兆/万兆以太网口（支持NAS和iSCSI连接）和8/4Gbps的光纤口（支持FC SAN连接），从软件配置上看，NetApp磁盘阵列的操作系统（Dat

4、a ONTAP）中包含了FCP、iSCSI和NAS(NFS和CIFS)多种协议栈的实现，在需要的时候用户可以在线的激活相应license即可。因此，NetApp的磁盘阵列在软硬件上实现了对三种存储架构的统一支持。IBM的DS、V7000系列磁盘阵列和EMC的Symmetrix VMAX系列磁盘阵列目前只能支持FC SAN和iSCSI两种架构。因此用户如果在后端采用这些磁盘阵列，则只能采用这些磁盘阵列所支持的FC SAN和iSCSI两种架构而无法采用NAS架构来支持前端的主机虚拟化环境，这样就会失去NAS架构在主机虚拟化环境下的成本上的经济型、管理上的简便性和使用上的灵活性等优势。当然IBM、E

5、MC通过NS网关实现NAS架构，但是这不仅增加了整个存储系统的复杂性，从而影响存储系统的可靠性和数据访问性能，同时还增加了系统管理的负担。 EMC 新推出的中端VNX系列磁盘阵列（由Clariion SAN和Celerra NAS平台合并而成），其“模块化统一”架构并不是真正的统一，它包含不同的代码库（CLARiiON FLARE 和 Celerra DART）和单独的硬件，每个代码库和硬件都有特殊的细微差别、限制和注意事。本地数据保护技术上的比对主机的虚拟化给用户的数据备份带来了新的挑战：一方面因为VMWare ESX本身不支持光纤通道磁带库，也不支持向虚拟主机虚拟光纤通道端口，因此不论在E

6、SX层面还是VM层面都无法支持光纤通道接口的磁带库进行数据备份。另一方面在主机虚拟化环境下，数据的备份不仅需要备份用户的业务数据，还需要备份整个虚机环境包括虚机上的应用系统环境，因此所需要备份的数据量大大增加。虽然VMWare提供了VCB技术，但是一方面VCB底层采用了VMWare的数据快照技术，在备份时间内会对性能造成较大影响，另外一方面，所有的备份通过VCB来进行，VCB会成为整个备份环境的瓶颈，造成备份效率低下。而NetApp磁盘阵列所提供的先进的数据快照技术和基于数据快照技术的数据快速恢复技术，为用户很好的解决了主机虚拟环境下的数据备份和数据恢复的难题。虽然IBM和EMC的磁盘阵列也支

7、持数据快照技术，但是Netapp的数据快照技术和他们的数据快照技术相比l Netapp的数据快照技术，由于底层的WAFL技术支持，对数据读写的性能没有任何影响。而IBM和EMC的数据快照技术，由于底层的Copy-On-First-Write技术影响，会对性能造成严重影响（根据第三方权威测试，这些公司的快照技术会对数据写性能造成50%以上的影响）；l NetApp的数据快照技术，不需要预先给数据快照分配专用的存储空间，这样既不会因为这部分空间太大而造成空间浪费，也不会这部分空间太小造成数据快照的失效；而IBM和EMC的数据快照技术，需要预先给数据快照分配专用的存储空间，这样就不可避免的会造成空间

8、浪费或快照失效；l NetApp的数据快照技术，对同一份数据最大支持的快照数可达255份，这样用户就可以以更快的频率来进行快照并保留更多的快照，这样对用户的整个虚拟环境保护更加到位。而IBM和EMC的数据快照技术对同一份数据所支持的快照数量较少，如果考虑到快照对性能的影响，这些厂商实际所能支持的快照数量更少，这样用户只能以较慢的频率来进行快照且保留的快照数量较少，这样在逻辑性错误造成数据丢失的时候，用户手里的快照要么失效，要么时间较长从而造成数据无法恢复；从数据恢复的角度看，利用NetApp的SnapRestore数据快速恢复技术，用户可以利用数据快照实现数据的秒级恢复，从而在数据发生损坏的时

9、候来快速恢复整个虚机环境的正常运行，且不管所涉及的数据量有多大，都不会影响这个过程所需要的时间。而IBM和EMC，在利用快照进行数据恢复的时候，在后端需要长时间的数据复制，因此整个恢复过程时间较长，切所涉及的数据量越大，这个恢复过程所需要的时间就越长。另外，NetApp提供了基于图形化的智能化主机虚拟环境的备份工具SMVI，该工具把VMWare和NetApp的存储技术进行了很好的整合，用户只需要利用SMVI提供的图形化界面就能非常方便的完成单个VM或整个Datastore的快照备份，并能在图形界面里完成对这些备份的跟踪和管理。在需要恢复的时候，用户仍旧能利用SMVI的图形化界面非常方便的利用原

10、有的备份实现单个VM或整个Datastore的恢复。所有的操作不会涉及到复杂的命令，也不需要编写任何的脚本，甚至操作人员都不需要对VMWare技术或Netapp的存储技术有任何的了解，所有的一切都只需要在图形界面里点击鼠标即可。当然SMVI还支持基于用户设置的时间表进行自动快照备份的功能，从而实现单个VM或整个Datastore的自动化备份保护。而IBM和EMC的存储系统只是单存提供了快照功能而没有提供像SMVI那样的和VMWare环境进行整合的图形化工具。这样用户如果想利用IBM或EMC的数据快照功能进行数据本地备份的时候，要么利用复杂的命令来实现，要么编写较复杂的脚本来实现。虽然利用脚本也

11、能实现自动备份，但是一旦虚机环境有变化，就需要对这些脚本进行修改，这些脚本的维护工作会大大增加整个虚机环境的管理压力。新虚拟主机部署支持技术上的比对主机虚拟化，一方面提升了用户主机资源的利用率，另一方面也简化了用户对主机平台的管理，这其中很重要的一点就是简化和加速了新主机的部署。利用NetApp的数据克隆技术，用户可以非常方便快速的实现新的虚拟主机的部署。虽然IBM和EMC的磁盘阵列也具备数据克隆技术，但是和NetApp的数据克隆技术相比：l NetApp的数据克隆采用指针克隆技术，因此数据克隆不需要进行长时间的数据复制从而能即时完成，且不需要一倍的存储空间（所需要的空间只需要存储原始数据和克

12、隆数据之间的差异数据即可）。而IBM和EMC的数据克隆技术需要进行数据的完全复制，因此需要较长时间才能完成数据的克隆，且每一份克隆数据都需要一倍的存储空间，对存储空间的需求很大；l NetApp的数据克隆即可以针对单独的LUN、单独的文件也可以针对整个卷来进行，因此可以实现单个VMDK、单个虚机或整个Datastore进行数据克隆，数据克隆非常灵活。而IBM和EMC的数据克隆只能针对单个的LUN进行，因此在虚机环境下，利用他们的克隆技术只能实现针对整个Datastore进行克隆，这样造成了利用克隆数据来部署新虚机上的不方便性；是否支持除Vmware的单个虚拟机克隆l 当然，NetApp的克隆数

13、据在需要的时候，可以利用Split技术，把原始数据和克隆数据在存储空间上完成分开，这样就实现了IBM和EMC的克隆技术所能实现的原始数据和克隆数据完全独立的功能； 重复数据删除技术上的比对在主机虚拟环境下，大量的虚机特别是同一种OS平台的虚机之间存在大量的重复数据，这种大量重复数据的存在浪费了大量的存储空间，因此如果能在存储端删除这些重复数据，可以帮用户节约大量的存储空间，提升了存储资源的利用率，这和用户进行主机环境虚拟化以实现资源利用率的目的相吻合。NetApp的磁盘阵列内置了重复数据删除的功能，因此如果利用NetApp的磁盘阵列来支持前端的主机虚拟化环境，就能在存储端实现大量重复数据的删除

14、。而IBM和EMC的磁盘阵列目前在主存储中不支持重复数据删除，用户只能浪费大量的存储空间来存储主机虚拟化环境下大量的重复数据。什么样的应用场景会数据删除的可能RAID技术上的比对用户把主机环境进行虚拟化后，会在这个虚拟化的主机平台上整合其多个应用系统，这样会在后端的存储系统上存储更多的应用系统的业务数据。同时，这时候存储系统上除了存储业务数据外，还会存储所有的虚拟主机环境和安装在这些虚拟主机上的业务系统环境。这样，如何保证后端存储系统上所存储数据的安全可靠性显得尤为重要。NetApp的磁盘阵列所提供的RAID DP磁盘保护技术，和传统的RAID技术相比，如下图所示：在性能和可靠性上远远好于传统

15、的RAID5技术，在成本上又远远低于传统的RAID10技术，这样就在基本不影响性能，不增加成本的基础上，大大降低了磁盘故障对数据的可靠性所造成的威胁。而IBM和EMC的磁盘阵列，虽然目前在技术上也支持基于双校验技术的RAID6，但是其RAID6技术所带来的严重的性能影响使得其基本上不具备在生产环境中使用的可能。因此，对IBM和EMC而言，要么为了节省成本而使用RAID5，这样就会带来数据访问性能和数据的可靠性降低的风险，要么为了追求高性能和高可靠性而使用RAID10，这样就会造成磁盘资源的极大浪费，存储资源利用率大大降低。存储空间分配和管理技术的比对用户在实现主机虚拟化后，大大简化了主机资源的

16、分配和管理。用户可以通过创建新的虚拟主机来满足新增业务主机的需求。同时还可以把相关的物理主机资源如CPU、内存、网络通道等放到一个资源池，然后在该资源池上创建多个虚拟主机，并通过控制每套虚拟主机对资源的使用范围，如可以规定每套虚拟主机最少保留多少资源，最多可以使用多少资源，这样就很好的实现了在虚拟主机之间共享底层的这些物理主机资源。总之一句话，通过主机虚拟化，用户简化了主机资源的分配和管理，提升了主机资源的利用率。反过来，主机端的这些便利性也对后端存储系统在物理空间的分配和管理及提升物理空间的共享性以便提升存储空间的利用率提出了更高的要求，不然通过主机虚拟化后所得到的这些在主机端的便利性会因为

17、受到后端存储系统的限制而大打折扣。NetApp的Floxvol存储空间虚拟化技术，就帮用户解决了后端存储系统的这些问题，和IBM或EMC的存储空间分配和管理技术相比：l Netapp的Flexvol采用把多个RAID组放到一个存储池，然后在这个存储池上分配主机所使用的存储空间。Flexvol在物理空间的分配上采用使用多少分配多少的精简分配策略，因此多套主机可以完全共享整个存储池的存储空间，并且不会造成物理存储空间的浪费，这样就大大提升了存储空间的利用率，同时简化了存储空间在不同物理主机之间的分配。l Netapp的Flexvol的另外一项技术优势就是消除了磁盘阵列的热点盘问题。因为Flexvo

18、l直接把分配给主机的存储空间创建于大的存储池上，对这些空间的访问压力都会平均分布到组成该存储池的所有磁盘上从而消除了热点盘的出现。而IBM和EMC由于分配给主机的存储空间创建于RAID组上，对这些空间的方法压力只能平均分布到该RAID组内的有限几块磁盘上，如果存储系统中有多个RAID组存在话，不可避免会造成某些RAID组承担大部分的数据访问压力从而造成了热点盘的出现。存储系统一旦出现热点盘，则这些访问热点盘的虚拟主机（或虚拟主机上的应用系统）的数据访问性能会受到严重影响；IBM和EMC是否会有热点盘容灾技术的对比随着用户主机平台的虚拟化，在这个虚拟化的主机平台上会整合越来越多的应用系统，这样就

19、会在后端的存储系统上存储越来越多应用系统的业务数据。为了尽可能的提升对业务数据的保护，同时为了在发生大的灾难性事故时能尽快恢复整个虚拟主机平台的正常运行，用户就会考虑对整个虚拟主机平台进行容灾保护。因此后端存储系统在数据容灾技术上的支持以及这些技术在容灾实现和实施上的经济型、简易性、灵活性以及对整个虚拟主机平台运行的性能影响方面都会是用户在进行主机虚拟化时所不得不考虑的问题。NetApp所提供的基于磁盘阵列的容灾技术SnapMirror为用户在主机虚拟环境下的数据容灾提供了一种经济、简单切灵活的实现方式，而IBM或EMC的容灾技术相比l Netapp Snapmirror在数据复制上支持同步、异步和半同