存儲在電力資源池中配比算法研究

◆薛永軍 毛正雄

（云南電網有限責任公司信息中心 云南 650217）

存儲在電力資源池中配比算法研究

◆薛永軍 毛正雄

（云南電網有限責任公司信息中心 云南 650217）

在所有解決方案和云計算架構中，存儲都被視為基礎平臺，這說明存儲在云計算中是處于不可或缺的基礎條件。時至今日，許多企業的云數據中心對存儲陣列的使用還是處于傳統粗放的階段，只是一味地使用存儲空間，而不考慮存儲空間的精細化使用。

云數據中心；存儲精細化；電力資源

0 引言

在物理機時代的煙囪式基礎架構時代，存儲往往就提供一個或幾個系統存儲空間服務，容量的單位是G及T，機頭往往是2個。其承載單一的業務，單一的應用類型，存儲需求明確，可控性強。相比傳統模式，資源池的存儲系統承載了更多的、相互沒有關系的業務系統。一般情況下，虛擬機的“本地硬盤”和“數據盤”都是通過中、高端的存儲提供的。存儲的性能和容量與傳統的存儲相比有更高的要求。中型企業的資源池內的存儲容量都已經接近或者使用P級，能有多機頭來提高存儲性能，用來支持快速的線性擴容，但是這種方法只是單一地從存儲這一側提高存儲陣列性而已，沒有基于資源池、業務系統角度來精細化存儲性能。

1 資源池下的存儲需求

在云計算快速發展下，更多的業務系統遷移或者部署在資源池上，這就出現了不同業務系統部署在同一個存儲上，導致存儲的IO呈現更多的隨機特征，這對傳統的Cache技術提出挑戰。而且多業務系統的同時并發訪問，要求存儲系統能具備協調虛擬機訪問競爭，能保證每個虛擬機的IO性能在基本要求的基礎上，還要確保QoS要求高的虛擬機獲取到更多的資源。而傳統的存儲是一個開放共享的平臺，在資源的分配上采取無管控的“競爭”的關系，存儲的網絡就像一條高速公路，所有的IO都擠在高速公路上，公路上沒有進行流量控制和管理交通手段。而存儲只管響應網絡上的請求。存儲本身相對于存儲網絡來說就是一個處理瓶頸，就像高速出口常常引起高速公路擁堵一樣。這樣，并不是每個應用都可以獲取滿足基本需要的IO性能，如果出現突發的大IO，還可能會影響所有承載在這個存儲下的應用。

2 存儲技術發展情況

2.1 傳統RAID技術

眾所周知，傳統RAID在數據重構方面表現極差，當一塊盤發生故障之后，需要幾十個小時才能將故障盤中的數據恢復。特別在數據重構的過程中，上層文件系統的性能也會受到極大的影響。并且在應用數據壓力的情況下，數據重構的IO和應用的IO交錯在一起，導致惡性循環，使得數據重構和應用IO性能都表現極差。

大容量磁盤對傳統RAID的最大挑戰就在于此。存儲界的很多公司開始尋找下一代磁盤RAID的技術，其中最有可能和新意的就是DDP（Dynamic Disk Pool），國內的華為將這種技術稱之為RAID2.0。DDP最大的特征在于將RAID構建在一系列隨意的CHUNK之上，而不是將若干個磁盤做成RAID。這些CHUNK是磁盤中的資源塊，可以是1GB或者更大的容量。在DDP中普遍會存在Storage Pool的概念，這個概念會將這些CHUNK資源塊組織起來，池化。在這個池中通過一定的算法獲取一些資源塊CHUNK，然后在這些CHUNK的基礎上組建RAID。目前，應該有很多的存儲公司都在研發這種新型的RAID。咋看一眼，這種技術好像很簡單，其實在現象的表面隱藏了很多的技術問題，并且不是很容易解決的。

傳統RAID技術在面臨大容量磁盤的時候顯得有點力不從心，這主要由于大容量磁盤技術的引入使得RAID的數據重構時間急劇變長，并且整體IO性能也受到了嚴重影響。所以很多人預測，傳統RAID技術作為存儲核心的時代即將過去，大容量磁盤的數據管理需要其它的數據保護技術。我也曾經在一些文章中分析過，傳統RAID如果不進行架構級別的革新，那么數據重構時間（reconstruction time）和一致性性能（consistent performance）將會無法得到徹底解決。

2.2 存儲池技術

在2012年的時候DELL，NetApp也推出了在架構上非常類似的系統，該系統就是Dynamic Disk Pool，簡稱DDP。2013年底，華為也發布了他們最新的磁盤陣列系統RAID2.0，該架構和DDP也是類似的。這種架構的核心思想是將傳統RAID中的數據保護層從磁盤管理組（DiskGroup）中剝離出來。數據保護在邏輯域中完成，磁盤管理在物理域中實現。通過這種分離，數據保護域和磁盤物理域之間可以進行很靈活的映射。這種架構上的靈活性可以提高數據重構的性能，并且使得數據重構性能隨著磁盤數量的增加而提升。

下面首先來看一下DDP的技術特征。DDP也將數據保護域和磁盤物理域進行了分離。從圖1可以看出，DDP將所有的物理磁盤分成D-Piece，通過映射算法映射之后，若干個D-Piece組成一個D-Stripe；每個D-Stripe內部和傳統的RAID-6的布局是相同的。也就是說，一個D-Stripe由多個傳統的Stripe（條帶）構成。由于這種虛擬化是底層虛擬化，為了降低虛擬化技術所引入的overhead，D-Piece的容量往往會大于512MB。

圖1 DDP的物理盤分解示意圖

3 存儲的實際應用

3.1 VAAI技術

為了獲得最佳存儲性能，虛擬化技術都使用支持 VAAI 的存儲硬件。VAAI 可提高海量虛擬機置備和精簡置備的虛擬磁盤的性能和其他大規模部署中尤為顯著。

3.2 存儲訪問方法

大多數虛擬化技術都支持裸設備映射 (RDM)，允許將裸SCSI 磁盤或 LUN 作為 V存儲文件管理和訪問。RDM是存儲卷中充當裸設備代理的特殊文件。RDM文件包含用于管理和重定向對物理設備進行磁盤訪問的元數據。

3.3 磁盤的使用

建議大部分虛擬磁盤存儲使用虛擬化產品所自有的文件磁盤，但在某些情況下，裸磁盤會發揮很好的效果。同時也可以在虛擬兼容模式或物理兼容模式中使用 RDM。

（1）虛擬模式指定映射設備的完全虛擬化，允許客戶機操作系統將 RDM 與磁盤卷中的其他任何虛擬磁盤文件同等對待，并且允許使用重做日志獲取 RDM 快照。

（2）物理模式指定映射設備的最小 SCSI 虛擬化，可實現在虛擬機中運行的 SAN 管理軟件或其他基于 SCSI目標的軟件的最大靈活性。

3.4 存儲空間在電力行業配置算法

存儲技術高速更新換代，2014年以后的存儲陣列已經達到很高的性能，基本滿足大多數業務需求。電力行業的業務量大，系統運行需要使用高端的存儲陣列。在選用具體的存儲平臺時，應該多考慮本行業內業務系統真實使用情況，同時兼顧服務器虛擬化產品參數。

4 結束語

存儲在云計算中是處于不可或缺的基礎條件。電力企業的云數據中心對存儲陣列的使用，應當考慮存儲空間的精細化使用。傳統的存儲技術和平臺難以滿足現代電力業務的需要，因此，企業在存儲優化過程中，應基于資源池、業務系統角度來精細化存儲性能，考慮使用現金的虛擬化管理技術，實現存儲效率與安全的平衡。

[1]Yellow bricks. VMFS-5 LUN Sizing[EB/OL]. http://www.yellow-bricks.com/2011/07/29/vmfs-5-lun-sizing /.

[2]希賽云閱讀.系統分析師教程_虛擬存儲技術[EB/OL].http://www.educity.cn/jiaocheng/698982.html.