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虚拟化技术(2)——存储虚拟化

发布时间:2019-11-23 08:10编辑:彩世界时时app浏览(129)

    随着将传统的各类技术和知名企业文件备份技术以及虚拟化领域的一些独有技术相结合,虚拟化技术开始促使用户反思其文件备份战略。
     
    在过去,传统企业文件备份系统绝大部分包括了spinning磁盘——用于存放短期数据和媒介数据,用于长期存储的磁带库和软件有:IBM公司的Tivoli和惠普公司的StorageWorks等等。
     
    但是一些人说仅这些磁带库和软件产品已经不能满足虚拟化领域的需求。
     
    Forrester公司一个虚拟化战略高级分析师Stephanie Balaouras说,“你当然不能守株待兔,期待系统自己进行文件备份,特别是当前越来越多的公司在核心产品环境中采用服务器虚拟化技术。如果公司尚未开始研发自身系统的文件备份选择,文件备份技术将成为一个重大的挑战。”
     
    传统的文件备份系统和服务器之间是一对一的关系。这些经使用证明很好的备份系统和相关软件已可以支持存储区域网络 (SAN)、光纤以及最新的操作系统和服务器硬件升级。但是这些备份系统对于复杂的虚拟化系统(包括同一服务器上的多客户机操作系统)来说并不是非常适合。
     
    Gartner有限公司的服务器和存储器调查分部副总Dave Russell说概述了三个最流行的虚拟化文件备份战略。最常见方法是在每个虚拟机上安装软件代理(software agents),接着采用传统企业备份软件。第二种方法是创建一个虚拟机的影像,接着或者采用一个主机寄存服务或者采用逻辑单元数的每日快照技术。
     
    第三种方法是采用Vmware公司的整合备份系统软件——将存档功能增加到了虚拟机上,这意味着其只复制自上次备份起进行过更改的文件。用这种方法,公司可以实现单一文件的恢复,甚至可以实现一个有三十个客户操作系统的单一物理服务器上文件的恢复。
     
    Russell说,“大多数公司倾向于采用备份代理和传统的文件备份软件,这两种方式都是采用物理服务器实现的,比较简单易行。但是这一方式被证明成本比较高,因为虚拟机的数量多、规模大,同时还需要许可。”
     
    Vmware和其他一些虚拟化产品包括了备份代理以协助管理人员将传统的文件备份流程整合到虚拟机上。这一策略的核心优势在于成本低:备份代理是免费的,或者只增加了非常少的费用。从另一方面来说,备份代理促使系统管理人员采用一个相当简化的方式:管理员可以将整个虚拟化服务器进行存档,但是不能选择数据量或者客户操作系统。服务器管理人员恢复数据的特定组分,或者使虚拟机数据存储量实体化(校验数据的完整性)。
     
    虚拟机快照技术  
    Russell说,企业创建虚拟机数据存储量镜像的一个新趋势是采用虚拟机快照技术,因为这一技术提供了更多的灵活性,减低了成本,并实现了使公司的整个一个地区实体化,从而与公司范围的文件备份战略中的灾难恢复系统相适应。
     
    比如,在Immune Tolerance Network(ITN)——位于旧金山的加利福尼亚大学临床研究中心团队的一个分部——中,虚拟化备份系统不仅仅是灾难计划的一部分,实际协助研究者进行临床试验以战胜疾病。
     
    ITN将逻辑单元号存档,或者存放在磁盘驱动器的特定地址。采用重复数据删除技术运算法则来去除冗余数据,这保证了虚拟服务器的multi-terabyte存档。研究人员可以查询附加的存档逻辑单元号——这一处理过程在物理机上几乎无法实现。
     
    Michael Williams说,“传统的方法是将磁带放入一个文件备份系统来进行多服务器备份,但是这一方法当前已经过时了。一旦你转移到了虚拟存储器,并将物理磁盘的数据存储分离,你就能进行非常有意思的工作了。当我们提供一个逻辑单元号,首先可以实现认购超额。一个研究人员认为他们拥有2TB的数据存储量。”
     
    Williams说,但是事实上,逻辑单元号是进行过自动精简的,或者基于快照技术,在物理磁盘上分配刚好够用的存储空间,这大概是每个物理磁盘20GB。这一数据存储量每四个小时备份一次。这与一次hard crash备份(数据进行完全存档,这样可以完全恢复之前的状态)的备份量是相同的。
     
    Williams解释说这一存档系统接着被转移到Herndon一个远程地点,通过一个广域网在Serial Advanced Technology Attachment驱动器(成本很低)上创建一个全影像备份,并采用Veritas NetBackup来进行进一步存档。
     
    他认为快照技术对研究人员来说很有益处,因为数据恢复被简化,同时速度也比采用非虚拟化技术时期快,但是其对于IT环境来说仍很复杂。一个科学家可以要求进行数据恢复——这与传统的存储恢复需求相似,然而他不需要等待IT系统进入磁带库,之后再进行数据恢复。但是虚拟化技术支持的数据恢复流程对于IT系统来说却更加复杂,因为其员工或许不得不从一个恢复点(位于一个独立文件备份系统,例如一个Veritas档案文件)查找并设置一个虚拟化逻辑单元号。终端用户用几个小时就可以访问一个事件的数据,这比之前所需的时间少很多。
     
    另一个优点是将重复数据删除技术包括在内。重复数据删除技术是一个处理流程,其采用备份软件将多次出现的相同数据识别,同时将冗余数据删除,仅将一份数据进行存档。比如,在ITN中,有150个虚拟服务器,大概有一百台Windows系统的机器。NetApp软件可给Windows系统制作一个有8.5GB可识别影像的复本,同时给每个附加档案文件创建一个指纹文件(用于识别)——这可以节约磁盘空间,因为NetApp没有对相同的 Windows数据进行重复备份。
     
    持续的数据保护  
    第三种进行虚拟化备份的流行方式是采用一个持续的数据保护系统,例如Vizioncore vRanger或者PHD技术有限公司的esXpress系统。
     
    健康第一有限公司是一个医疗集团,其外伤中心——坐落于东佛罗里达——就采用了连续数据保护系统。这一公司在19个VMware ESX服务器(连接到一个150TB存储区域网络上)上运行着300个客户机。健康第一公司采用了IBM Tivoli来进行惯例备份,但是由于其大型的虚拟服务器设备,公司决定增加一个持续备份系统。
     
    健康第一公司负责虚拟化计划的网络工程师Jeff Allison说,“我们需要灾难后的重建时间更短。我们采用了Vizioncore vRanger来进行每天晚上我们给每台虚拟机进行的热备份。文件备份流程开始于下午五点,在两台不同的机器上进行,一直进行到凌晨两点。我们要对230 台虚拟机上的数据进行备份。”剩下的70台虚拟机将在早上进行备份。Allison说,运行医疗软件不受热备份影响。
     
    Allison解释说外伤中心和门诊部的这一IT环境对系统正常运行时间要求更高,因为医疗器械的数据丢失会对病人的生命造成威胁。
     
    他陈述了一个事件,一台测试/开发物理服务器没能进行很好的控制,在启动冗余恢复程序前,80台虚拟开发服务器全部无法正常使用。有一个连续备份系统,进行系统恢复当前只需要一个小时时间,仅需要一个技术员进行操作。
     
    印第安那大学提供了另一个持续备份的案例,作为其发对采用虚拟机镜像或者代理的理由。由于灾难备份时间缩短,同时进一步增加了数据存档的益处。
     
    印第安那大学一个软件主管Robert Reynolds说,一台虚拟机被包含在文件——可通过一个快照文档进行完整存档——中。“对于我们的大部分虚拟机来说,静默文件足够稳定,接着被作为一个灾难恢复备份进行复制。很明显,数据库服务器和其他流程更需要关注一个灾难恢复备份的创建。
     
    Reynolds说,“我们在每台VMware ESX服务器上运行每周的工作,采用PHD的esXpress虚拟化备份设备来为虚拟机创建灾难备份系统。我们在EXE服务器的本地存储器上创建了一个复本,我们当前正在进行第二阶段的开发:为FTP和灾难恢复在另一台服务器(将由Tivoli Storage Manager软件选出并发送到远程Indianapolis,距离Bloomington大约五十英里)进行备份。
     
    混合方案  
    Gartner公司的Russell说,“最近这一个学期,一个混合技术方案或许是最好的选择,选择一个影像水平的文件备份系统并制订那些文件的索引,这样公司可以进行一个单一文件的修订,迅速采用快照技术,采用一个传统备份软件和虚拟代理来为服务器上的内容编制索引。这样管理的复杂程度不会提升,也不会为传统备份系统增加另一个抽象层级,但是存储资源工具面前仍未达到所需水平。

    存储虚拟化

    随着存储的需求呈螺旋式向上增长,公司内的存储服务器和阵列都无一例外地随之成倍增长。对于这种存储管理困境的一种解决办法便是存储虚拟化。存储虚拟化可以使管理程序员将不同的存储作为单个集合的资源来进行识别、配置和管理。存储虚拟化是存储整合的一个重要组成部分,它能减少管理问题,而且能够提高存储利用率,这样可以降低新增存储的费用。

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    权威机构S N I A(存储网络工业协会)给出的定义

    “通过将存储系统/子系统的内部功能从应用程序、计算服务器、网络资源中进行抽象、隐藏或隔离,实现独立于应用程序、网络的存储与数据管理”。

    存储虚拟化技术将底层存储设备进行抽象化统一管理,向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性,而只保留其统一的逻辑特性,从而实现了存储系统的集中、统一、方便的管理。

    与传统存储的比较

    与传统存储相比,虚拟化存储的优点主要体现在:磁盘利用率高,传统存储技术的磁盘利用率一般只有30-70%,而采用虚拟化技术后的磁盘利用率高达70-90%;存储灵活,可以适应不同厂商、不同类别的异构存储平台,为存储资源管理提供了更好的灵活性;管理方便,提供了一个大容量存储系统集中管理的手段,避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦;性能更好,虚拟化存储系统可以很好地进行负载均衡,把每一次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上,提高了系统的整体访问带宽。

    分类

    虚拟化存储有多种分类方法,从大的方面可以分为:根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同进行分类;根据控制路径和数据路径的不同进行分类。根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同,虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储、网络的虚拟存储、存储设备的虚拟存储。根据控制路径和数据路径的不同,虚拟化存储分为对称虚拟化与不对称虚拟化。

    优缺点

    优点:

    存储虚拟化也能够改进可用性。如果一个应用程序与某些特定的存储资源相联,那么任何对于这些资源的中断都将会降低该应用的可用性。通过存储虚拟化,应用程序就不会再与某个物理性的存储程序相联系了。

    存储虚拟化可能帮助帮助存储容量扩增自动化。不需要手动的配置,存储虚拟化能够运用策略,分配更多的存储容量给所需的应用。存储虚拟化也可以允许存储资源在传送的过程上进行更改或者升级,这些操作都无需中断应用性能,减少了为修理和维护所需要的存储宕机时间。

    缺点:

    存储虚拟化的不利方面是额外增加的复杂性。存储层是存储环境新增的部分,随着虚拟产品打补丁和更新,必须进行管理和维护。同样,存储设备之间的互操作性和兼容性也会有所影响。在一些情况下,虚拟层可能会与存储系统的某些特性相干扰,比如远程复制。比如说,一个包含本地远程复制的存储阵列,当这个阵列被用在虚拟化环境时,也许就不能够再提供这种复制的服务。只有在实验室的试验和评估结果才能够显示出这种潜在的问题。

    另一个问题就是一旦存储虚拟化实施后,重新恢复或是取消操作存在的困难。这并不是不可能,但是重新将应用与存储位置进行关联的过程很容易出错。专家们建议逐步实施局部的存储虚拟化,先在一个或几个应用中局部部署,然后再扩大至数据中心和整个公司内部。

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