如何為虛擬化環境選擇合適的存儲設備?

2015-02-25 15:44:00
dxt001
原創
1467

現如今無論是服務器虛擬化,還是桌面虛擬化逐漸侵占數據中心,隨之市場占有率用戶有足夠的信心轉為虛擬化技術,我自己親身接觸的客戶很多都在籌備使用更多虛擬化資源取代已有的X86硬件架構,使資源能夠更高效利用,但是問題來了?


使用虛擬化(這里尤其指的是服務器虛擬化,桌面虛擬化)如果沒有一臺共享存儲,那么虛擬化環境很多高級特性就無法使用,例如vSphere:


vMotion,將運行中的虛擬機從一個主機遷移到另一個主機;


Storage vMotion,將運行中的虛擬機的磁盤文件從一個vSphere數據存儲遷移到另一個數據存儲;


存儲分布式資源調度 (SDRS),當vSphere數據存儲運行緩慢(高延遲)或存儲空間不足時,重新平衡虛擬機磁盤文件;


vSphere高可用性,依靠此特性,當主機失效時,虛擬機可以自動在另一主機上啟動;


因此,我會說共享存儲在虛擬化環境或者虛擬化集群占有很重要的位置,那么企業如何選擇一臺適合自己的存儲呢?這將是博文內容的核心部分。


如果采購的存儲無論是性能,還是容量各方面過剩,意味著降低投資回報率。如果存儲各方面,如穩定性,性能,容量在短時間內出現瓶頸,那么會影響整個業務系統,甚至造成安全隱患。稍后我會按照八個方面來闡述自己一些卑微見解(排名不分先后)。


第一個方面


NAS還是SAN?


NAS能夠提供更廣泛的協議,除了提供給VMware NFS還可以把空間以CIFS,SMB,NFS協議提供給其它的業務系統,達到高效利用。首先確認您的虛擬化產品是否支持NAS,并且在官方的廠商兼容性列表,vSphere,Hyper-V,KVM,Citrix等等。


SAN屬于獨享的“塊”結構設備,通俗來講,前者是通過地址映射了一塊空間,而SAN則是把一顆實體的設備映射給主機,我們甚至能夠在設備管理器看到這顆磁盤驅動器,并且安裝系統在這上面(SAN boot),相同帶寬,磁盤特征的情況下,塊結構設備必然更快速。因為不需要再存儲底層構建一個NAS文件系統,而是做完RAID之后,直接以邏輯磁盤的方式映射給主機,在響應速度來講,能夠提供更大的IOPS,而這也是虛擬化環境迫切需求的。


在選擇的過程中,我比較推薦后者,也就是SAN,無論是IP SAN還是FC SAN。(DAS因為其不能擴充到存儲網絡,不能適應虛擬化集群,盡可能不作為考慮范圍);


首先,“塊”結構的設備往往可以在存儲陣列做一些更高級的功能,而這些功能對于NAS來說很難實現。例如:在虛擬化環境中的一個卷上面,已經部署了500臺虛擬機-VM,如果我們需要再部署500臺,那將耗費很長時間,我知道的廠商存儲產品,哪怕是低端的存儲陣列都支持各種類型的快照技術,也就說我們對這個LUN執行一次快照或者說克隆,就會產生一個新的副本,而這個副本映射給虛擬化主機,就會新產生500個VM,這個速度比在虛擬機克隆快幾十倍,甚至上百倍,完全透明,不消化應用主機性能。又或者存儲層的精簡配置技術,持續數據保護技術等等。


有的朋友可能會說,SAN的成本遠遠高于NAS。在2014年的今天,我完全不贊同,嚴謹來講,我認為沒有可比性。SAN可以使用千兆的iSCSI,這個完全可以利用現有的網絡環境,無需改造,只不過連接交換機的網線不再是以太網協議,而是SCSI協議。建立一套10Gb的NAS環境與全FC SAN 8Gbps的環境預算可以說是旗鼓相當,而光纖協議能夠提供更高的響應速度。


NAS以太網的帶寬及沒秒多少MB很好換算,而截圖是光纖協議的理論速率:




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實際:


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第二個方面

磁盤類型:

首先,近線SAS比較SATA磁盤,對于虛擬化環境來說都是一樣的,千萬別有優越感。虛擬化環境很多時候要求的磁盤的IOPS,也就是延遲。近線SAS磁盤響應速度和SATA是一樣的,只是帶寬高一點。(SATA/SAS 6Gb的接口讀或寫的速率無非是500-400MB,這個速率應用程序吃不掉,而剩下的則是磁盤響應速度)。


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從上圖能夠看到,SAS磁盤的IOPS高很多,而FC磁盤已經漸漸的淡出市場。一臺中端的存儲陣列,11顆SATA磁盤,RAID 5的IOPS大概是4000左右,100%RANDOM,70%寫。而SAS磁盤的存儲陣列,同等基準測試能夠到達7000 IOPS。如果一個VM在苛刻模式下需求80個IOPS,那么SAS陣列可以多承載38臺VM。

值得一提的是,無論是VDI還是服務器虛擬化,在建設時期,根據各部門應用去收集IOPS,是整個項目中最頭疼的部分;但是,這個環節不能遺漏。性能過剩意味用戶更多的投入,或者集成商更少的利潤,如果性能不足則會導致更多的問題。

因此,存儲陣列最好支持更多類型的磁盤混合使用,甚至是SSD,這樣在今后擴展會很方便。一個很好的實踐經驗,如果您已經購買了10顆SATA磁盤,在存儲陣列設置了一個RAID 5,如果發現性能不足,或者虛擬程序報磁盤延遲很大,您可以重新創建RAID,例如3個RAID 5?或者2個RAID 10,這樣能夠在不投入成本的基礎上改善延遲(請參考我另一篇博文:關于SAN-存儲RAID組及RAID級別設置)。

一些存儲產品提供高級特性-存儲自動分層,這個內容稍后再聊。

另外,您計劃購入SSD,最好選擇保修時間更久的廠商,比如5年或者更長,重復寫入導致SSD壽命加快,能有一個更久的質保期由為重要。盡量不要選擇PCIe類型的SSD,因為通常需要登陸到軟件界面才能知道SSD是否損壞,而SAS,或者SATA接口,或者NVMe類型的SSD,能夠較為簡單的目測的磁盤是否報警閃燈,更換也比較簡單,基本可以在不停機情況下操作。


第三個方面

帶寬:

很多用戶認為更大的帶寬,意味著虛擬機更快速的遷移,克隆,和數據復制。其實很多時候不是這樣。在SAN的環境中,8Gb的FC如果能夠跑到720MB/s,而我們的SAS磁盤接口讀或者寫僅僅是500-400MB/s,那么即使光纖鏈路擴展到16Gb又有什么用呢?哪怕是在一個有著幾百臺服務器虛擬化的環境,720MB/s也是完全夠用的,IO延遲則是反應了磁盤響應速度不夠快。所以在之前要充分的計算,多少個VM是跑文件數據,類似OLAP,多少VM是運行OLTP類型的業務。

對于10臺以下的虛擬機,偏向交易類型的業務,2個千兆的iSCSI做聚合也是沒問題的,無非是虛擬機遷移與克隆的時候會慢一些。


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在NAS方面,可選的帶寬有1Gb/10Gb光纖以太網,40Gb的NAS對外提供服務的我還沒見到,估計很快發布。

在SAN方面,主流的4/8Gb FC,16Gb FC會立刻發布,同時還有1Gb/10/40/56Gb的iSCS;

INFINIBAND不易擴展,我不推薦。

第四個方面

存儲陣列是否支持高級特性:

在2014年的今天,存儲系統已經不僅僅致力于存儲數據,它們盡可能的通過一些高級特性改善應用層面的困境,使應用主機更專注于生產。在存儲選型的過程中,應該充分考慮業內前沿的存儲技術,并將其所用或者為后期做準備。例如:快照/克隆技術,持續數據保護技術,存儲層的精簡配置技術,持續數據保護,QoS,存儲陣列之間的集群和實施復制。這些技術可能會在后期大規模的虛擬化集群擴展減少不必要的投入。

第五個方面

與虛擬化產品特性集成的力度:

虛擬化產品越來越智能,但有些先進的特性必須由存儲配合才能發揮效應,您選購的存儲符合這些特性嗎?

Hyper-V 2012 Server的Offload Data Transfer-ODX,全自動的UNMAP讓我非常著迷,另外VMware的VAAI:Full copy,Zeroed,Scalable Lock Management,Thin Provisioning Stun,如果您了解這里面每一個特性就知道這是非常有價值的,尤其是Full copy。在之前您需要去虛擬化廠商兼容性指南進行確認,您的存儲是否已經符合這些特性?


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vSphere的VASA致力于夠通過vCenter平臺統一管理和部署,其中還包括了存儲系統,您選購的存儲是否支持這一特性,如果YES,是否包含許可費用?請驗證這一點!!!

第六個方面

具有組件冗余:

存儲設備在IT環境中包含了最多的故障點,尤其是在擴展了更多的柜子和磁盤的時候,在故障后,或者維護期間,能否提供組件的故障轉移非常重要。對于單臺共享存儲,有條件一定考慮雙控制器,獨立的控制器caching電池保護機制。電源,磁盤,熱更換。支持多條冗余的對外服務端口。支持管理員授權登陸。支持更多種類型的RAID級別。

第七個方面

規格對比:

集成商經常會給用戶,在同一需求中提供多個廠商產品進行選擇。這些產品往往價格相差不多,磁盤特征相同,但仍然有很多內容值得關注。

這里依次是:

控制器的caching配置多大容量(或能夠支持多大?),是否對讀和寫同時提供加速?

對外提供存儲服務的端口類型(iSCSI,FC,NAS)包括哪些?配置多少個?支持多少個?

每年的維護費用/Support費用。哪些功能包含在license,哪些需要額外收費?

同時支持哪些接口特征的磁盤?最大支持多少顆磁盤?

第八個方面

這個算是一個由存儲引發的擴展話題:

我不推薦高密度集成式存儲。例如:vmware VSAN,或者硅谷新晉廠商NUTANIX;

第一,VSAN的宣告發布僅僅是2013年,而2014年第二季度正式發布,沒有人希望把自己的數據寄存在一個不成熟的存儲環境中,而存儲行業目前不是vmware的強項。我個人認為,vmware僅僅是為了彌補宣稱的軟件定義數據中心中,缺失的那一部分。

第二,VSAN強調的是充分利用本地資源,減少外部存儲網絡的建設成本。我見過很多的小型環境用戶多是2臺ESX主機,難道為了充分利用服務器本地的幾顆磁盤,用戶要多購買一臺Server做ESX 主機(VSAN至少需要3臺ESX SERVER)?然后購買昂貴的SSD?購買額外的license?購買額外的網絡設備?我覺得這十分不現實。先不說SSD因為caching頻繁讀寫很快報廢,用戶需要投入兩部分精力來管理存儲,一部分是內部的VSAN,另一部分是外部的SAN或者NFS。

NUTANIX設計基于分布式,硬件綁定性十分刻薄,且成本居高。每當擴展性能,每當擴展容量都必須增加NUTANIX節點來實現,沒錯,您沒有別的路可選。為了高效數據流動,組建一套10Gb或者40/56Gb的INFINIBAND網絡十分昂貴。

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