軟件定義存儲的優勢及具體實現

楊泳丹

摘 要在如今互聯網高速發展的今天，不管是到數據中心，還是移動端設備，IT作為推動企業業務迅猛發展的必須的基礎架構的地位已經無法撼動。一提到基礎架構，我們腦子里首先想到的就是硬件，但現在情況已經截然不同。虛擬化技術的發展，使軟件應用的范疇大大增加，也使硬件定義過渡到軟件定義稱為可能。未來，在我們的數據中心，軟件也許會占據統治地位。那么存儲呢，也能實現軟件定義嗎？這篇文章我們將重點探討。

【關鍵詞】存儲 數據

1 存儲使用情況現狀分析

有些廠商充滿自信的提出了軟件定義一切的概念，雖然有點夸張，但軟件全方位闖入傳統硬件的勢力范圍確實是不爭的事實。過去十多年，存儲產業經過了高速增長到日漸衰落的過程，現如今，磁盤陣列的功能已經可以用以軟件為基礎的邏輯資源來替代，盡管很多人表示無法接受，但現在這一現象卻日益普遍。使用服務器結合存儲軟件，似乎能夠更好地體現端到端虛擬化戰略的優勢。加之不斷地改進，這一體系還可能令硬件獲得更大獨立性、更充分地利用磁盤空間，降低企業成本、從而實現存儲基礎設施的虛擬化。

由于競爭的加劇，企業不得不壓縮所有環節的支出，IT部門也無法幸免。企業必須尋找更節省的方式來管理存儲設備的方法，來降低資產投入和運營開支。

IDC在2016年11月對IT公司的調研數據顯示，隨著業務的不斷增加，對存儲的需求成指數上升。根據Gartner公司的最新預測，未來五年內，存儲的需求大致每年呈比例為45%的遞增。

與此同時，傳統存儲面臨來自多方面的巨大挑戰，首先，企業應用激增帶來對存儲空間需求的激增，如何保證SLA將使IT人員壓力倍增。其次，如何快速排除故障，如何迅速擴展存儲容量，提高存儲性能以實現業務的敏捷性也使必須要解決的問題。最后，企業IT管理怎樣簡化流程，怎樣實現管理的自動化，也需要企業IT部門的重點關注。

軟件定義的ServerSAN將為解決上述問題提供新的思路。ServerSan通過軟件層與底層硬件集成并對其進行抽象化處理，進而可以實現存儲服務和SLA的自動化。

同時，軟件定義的ServerSAN存儲，可以實現存儲空間自動調整，動態的滿足對空間的需求，而不用對底層的LUN重新規劃或調整。甚至可以通過對底層存儲其它資源的自適應定義，來自動匹配應用負載的變化，令存儲的性能始終保持最優。

2 存儲如何滿足虛擬化數據中心新的要求

隨著基礎架構虛擬化的體系逐步形成，數據中心的傳統存儲架構面臨空前挑戰如圖1所示：

首先，傳統存儲架構管理復雜、靈活度極度欠缺。在企業虛擬化架構中，存儲毋庸置疑是是最關鍵的一個層面。IT人員發現的很多性能瓶頸都與存儲存在密切相關，架構設計人員必須要對存儲設備底層的特性有很深入的了解，比如IOPS，吞吐量，系統延時，容量增長趨勢等方面，都需要定期做出優化；

其次使用傳統存儲的投資不菲，這個不用多說，相信大家深有體會。

然后，傳統架構無法確保服務的差異化的實現。

在實現虛擬化的數據中心，存儲必須具有新的特性：

（1）可被精確管理

（2）隨時最大程度的滿足性能要求

（3）提供與應用相匹配的數據移動性

（4）隨時在線并可快速調配

（5）可動態擴展并實現空間分配自動化

（6）對虛擬桌面和大數據應用的充分支持

可見，傳統存儲遠遠無法滿足這些新的要求，在此大環境的催生下，由軟件定義的ServerSAN存儲自然產生了。

3 EMC ScaleIO的特點

EMC ScaleIOTM是一款軟件，它可從本地應用程序服務器存儲創建基于服務器的SAN，以便按需提供具有彈性的可擴展性能和容量。ScaleIO 聚合存儲和計算資源，可擴展至數千節點。

3.1 聚合存儲與計算

ScaleIO 將主機的計算資源和存儲資源做了整合（也許用聚合更為恰當）形成一個單層體系結構，從而實現容量的合集，同時存儲的管理得到了簡化，包括性能的管理。所有I/O 和吞吐量均可以被群集內的任何應用訪問。

3.2 線性可擴展性

ScaleIO 經設計可大規模擴展，可從三節點擴展至數千節點。與大多數傳統存儲系統不同，隨著存儲設備數量的增長，吞吐量和IOPS 也會同時增長。隨著部署的增長，性能也呈線性擴展。

3.3 具有彈性的存儲

使用ScaleIO，一旦有相關需求，即可增加或減少容量和計算。系統會自動“動態”重新平衡數據，且不會造成宕機。添加和刪除可以較小增量或較大增量進行。無需因互操作性限制而進行容量規劃或復雜的重新配置，因而可降低復雜性和成本。

3.4 通過I/O并行提升性能

I/O操作過程中將用到ScaleIO群集中的每一個服務器。如此大規模的I/O并行能夠消除瓶頸。吞吐量和IOPS的擴展與添加至系統的服務器和本地存儲設備數量成正比，隨增長改善成本/性能比率。性能優化將自動進行，一旦需要重建和重新平衡，它們將在后臺運行，對應用程序和用戶無影響或只有微弱影響。ScaleIO系統會自主管理性能熱點和數據布局

3.5 體系結構組件

ScaleIO由兩大功能組件構成：ScaleIO數據客戶端（SDC）和ScaleIO數據服務器（SDS）。SDC是一個數據塊設備驅動程序，它使應用程序可以訪問ScaleIO共享數據塊卷。SDC在本地任何需要訪問群集中的數據塊存儲卷的應用程序服務器上運行。當本地應用程序發出I/O請求，不論特定數據塊在哪個位置，SDC都將滿足該請求。SDS是一個軟件組件，安裝在每一個向ScaleIO總存儲池提供本地存儲的服務器上。SDS可處理群集內任一SDC發出的讀寫請求。

3.6 企業級功能

無論您是提供托管基礎架構服務的服務提供商，還是您的IT部門在為您組織內的功能單位提供基礎架構服務，ScaleIO都可提供一系列功能，使您能完全控制性能、容量和數據位置。而且，通過保護域使您能夠隔離特定服務器和數據集。這可以在單個客戶的粒度上完成，使每個客戶都可位于不同的SLA下。存儲池可用于進一步的數據隔離、分層以及性能管理。例如，可將訪問非常頻繁的數據存儲在僅包含閃存的存儲池內以實現最低延遲，將較少訪問的數據存儲在低成本、高容量的旋轉磁盤存儲池內。使用ScaleIO，您可以對特定客戶能消耗的性能數值（IOPS或帶寬）設限。限制器支持強制實施和監管資源分配，以預防應用程序的“hogging”（貪婪霸占）情形。

3.7 數據保護和恢復能力

使用ScaleIO，不存在單點故障。ScaleIO通過跨多個存儲設備和服務器對隨機切片和分布的“數據區塊”進行雙拷貝網狀鏡像提供數據保護和恢復能力。如果發生服務器宕機或存儲宕機，ScaleIO會自動重建故障數據塊并重新平衡數據以實現群集的自我修復。

3.8 磁盤IO加速

ScaleIO提供智能緩存功能，該可以利用服務器的內存或者服務器本地的閃存設備作為IO緩存層，來對底層的低速存儲介質進行IO加速。

3.9 簡單的管理和監視

管理ScaleIO部署很容易，安裝、配置、監視和升級都簡單快捷。無論由誰來管理數據中心，都能夠完全管理其部署，無需任何特別培訓和/或供應商認證。

3.10 與傳統SAN相比降低了總體擁有成本

使用ScaleIO有著明顯的成本優勢，經證實可節省60%的總體擁有成本。首先，這一僅含軟件的系統使用的是商用硬件。并且，由于它會創建基于服務器的SAN，不存在諸如連接結構和HBA之類專用存儲組件。這將會減少能耗、冷卻和空間，為您節省大量成本。此外，由于ScaleIO不使用大型存儲系統，無需對老化硬件進行整體升級。您只需從群集中移除故障磁盤或過時服務器。

作者單位

云南電網有限責任公司 云南省昆明市 650000