基于VMware技术的软件定义的存储方案研究

袁瑛,沈平(湖北职业技术学院信息技术学院,湖北孝感432000)摘要:随着服务器虚拟化技术的广泛应用,服务器提供的存储体系结构却未能同步,不能应对虚拟化应用和新型工作负载过高的状况,云端服务的出现以及新应用的快速开发和部署使终端用户对容量、性能和敏捷性的期望越来越高.
本文介绍了虚拟化技术发展现状、VMware技术的相关知识,阐述了基于VMware技术的虚拟化系统构建的想法.

并针对传统存储的缺点和不足,建议使用VMware[1,2]技术中的VirtualSAN[3]构建的软件定义的存储系统,使存储方式更高速、敏捷、经济.
关键词:虚拟化;VMware技术;存储定义中图分类号:TP399文献标识码:AResearchonSoftwareDefinedStorageSchemeBasedonVMwareTechnologyYUANYing,SHENPing(SchoolofInformationTechnology,HubeiPolytechnicInstitute,Xiaogan432000,China)Abstract:Withthewideapplicationofservervirtualizationtechnology,storagearchitectureprovidedbytheserverfailedtosynchronize,unabletocopewiththevirtualizationapplicationandnewworkloadtoohigh,andtherapiddevelopmentofcloudservicesappearnewapplicationanddeploymentoftheenduserexpectationsofperformanceandcapacity,moreandmorehighagility.
Thispaperintroducesthedevelopmentofvirtualizationtechnology,VMwaretechnology,anddescribestheideaofbuildingavirtualsystembasedonVMwaretechnology.
Inviewoftheshortcomingsanddeficienciesofthetraditionalstorage,itisrecommendedtousethesoftwaredefinedstoragesystemofVirtualSANintheVMwaretechnology,whichcanmakethestoragewaymorerapid,agileandeconomical.
ThesoftwaredefinedstoragesystemconstructedbyVirtualSANinVMwaretechnologycannotsolvetheproblemsofthetraditionalstorageandvirtualization,thestorageexpansionisexpensive,andtheapplicationefficiencyisnothigh.
Keywords:virtualization;VMwaretechnology;storagedefinition文章编号:2096-1472(2017)-04-12-03软件工程SOFTWAREENGINEERING第20卷第4期2017年4月Vol.
20No.
4Apr.
20171引言(Introduction)数据存储已成为学校IT部门需要应对的最棘手的难题之一.
随着大数据、云计算的推广应用,存储容量将以每年41%的速度不断增长,IT管理员将无法存储、编目并随时提供此类数据.
在数据存储方面,尽管传统的外部网络存储系统较为成熟,但其中仍存在不少难题:资金开销较高、扩展方面面临着挑战、运维复杂性较高,且难以满足SLA要求;IDC的数据显示,最后一项是目前最为紧迫的问题.
2传统存储的缺点与不足(Shortcomingsanddeficienciesoftraditionalstorage)当下的数据中心存储体系结构在很大程度上均由硬件驱动和定义,无法满足这些新型的存储需求.
传统的存储资源调配和维护方式已不足以实现业务目标.
虽然我们可以进一步增加传统存储系统的容量,也可以引入性能更高的新系统,但以硬件为中心的方法仍然面临着一些本质上的挑战,这种方法非常复杂、极不灵活且效率低下.
虽然新式存储阵列可以提供强大的数据存储、管理和保护功能,但它们并未考虑到不断变化的应用要求,往往无法快速应对变化.
(1)满足存储SLA要求并根据业务需求进行调整的过程非常繁琐.
传统存储的调配和日常管理流程极不灵活,很难支持不断变化的应用服务级别.
我们需要进行大量前期规划,才能创建具有预定义性能设置和特定数据服务集且独立于应用的预配置静态容量池.
这种自下而上、以硬件为中心的方法会导致调配效率低下.
应用需要映射到这些固定的容量池,以便确定"最符合"要求的容量.
当应用发生变化时,存储要求会随之改变,这时,虚拟机需要迁移到新的LUN或卷中.
此外,性能的扩展不够细致,这就需要我们费时费力开展规划工作并投入大量的资金.
由于从虚拟层到存储层缺乏端到基金项目:湖北省教育科学规划2015年课题项目;信息化条件下高职院校实践教学基地建设与实践教学模式变革的研究(课题编号2015GB253).

第20卷第4期13袁瑛等:基于VMware技术的软件定义的存储方案研究端可见性,因此,我们很难对每台虚拟机进行故障排除并监控性能问题.
总之,由于存储系统无法支持应用,目前的运维模式也无法快速适应变化.
(2)CAPEX过高,扩展很昂贵现有的存储环境极不灵活,同时复杂性较高,会导致存储利用率和ROI较低.
为降低存储调配的复杂性并减少延迟,各个组织通常会部署超出实际需要的存储量.
这种超额配置会导致实际分配的存储资源得不到充分的使用.
同时,由于存储资源未经过虚拟化,闲置的存储无法轻松进行重新分配或共享,因此,组织需要更频繁地购买存储.
最终,存储系统会占用很大一部分IT预算.
同时,组织还必须大规模扩展存储资源,要么是支付昂贵的升级费用,要么是彻底更换现有硬件,其结果就是在不断重复购买高昂的新存储基础设施.
3VMware技术的软件存储定义的工作(VMwaresoftwaredefinedstoragework)基于VMware技术的存储模式将存储领域带来服务器虚拟化[4]之于计算领域的同等高效的运维模式.
这种全新的模式将改变存储的调配和管理方式,它由软件(而非硬件)定义.
而且,此模式应从应用入手,而非存储阵列.
软件定义的存储和软件定义的数据中心可实现更加敏捷高效的环境,并提供高速度、简便性以及经济高效的解决方案.
软件定义的工作原理,就是软件定义的存储依赖虚拟化管理程序,以及两种新的体系结构元素,即虚拟数据层和策略驱动的控制层.
虚拟数据层,对物理资源进行虚拟化,将其抽象化为以虚拟机为中心、可灵活使用和管理的逻辑容量池.
VMware在这方面的实施包括基于SAN/NAS设备的vSphereVirtualVolumesTM,以及基于x86服务器存储的VMwareVirtualSANTM[5].
策略驱动的控制层,充当应用与基础架构之间的桥梁,通过策略驱动且以虚拟机为中心的自动化功能,可跨不同的存储层进行通用管理,并对存储服务级别进行动态控制.
VMware在这方面的实施是基于存储策略的管理[6].
(1)虚拟数据层这是一个全新的抽象层,用于将存储池化为以虚拟机为中心的灵活虚拟数据存储,在这里,虚拟磁盘均以原生形式呈现在底层物理基础架构上.
借助VirtualVolumes和VirtualSAN,存储基础架构可在虚拟数据层提供可用的功能(性能和数据服务),从而通过编程API自动调配并动态控制存储服务级别.
与此相对,传统存储环境基于极不灵活且以基础架构为中心的LUN(逻辑单元)或存储卷,它们本质上都会采用静态方式分配存储服务级别(容量、性能和数据服务).
在这种情况下,存储资源的调配取决于可用的硬件,而资源将根据"最适合"的方案严格分配给应用,极度缺乏灵活性或变化空间.
(2)策略驱动的控制层这个全新的管理层可在外部阵列、x86服务器或云端存储的所有存储层之间提供通用的编排和自动化功能.
与传统的控制层不同,这个策略驱动的控制层使用策略来定义不同的存储类别,并自动组合大量存储服务,同时支持在虚拟机级别进行调整.
当应用要求发生变化时,策略会随之更新,虚拟化管理程序会利用虚拟数据层和虚拟数据存储以无中断的方式自动调配新的存储资源.
可通过公共API(用于通过脚本编写工具和云计算自动化工具使用并控制策略)对控制层进行编程,进而实现以自助方式使用存储[7].
具体的软件定义的存储体系结构如图1所示.
图1软件定义的存储体系结构Fig.
1Softwaredefinedstoragearchitecture(3)虚拟化管理程序的作用作为位于应用和基础架构交汇处的抽象层,虚拟化管理程序在IT体系中占据首要位置,它可平衡应用所需的全部IT资源,包含计算、内存、存储和网络连接.
虚拟化管理程序本身就支持应用,能够直接了解各个应用(如虚拟机和虚拟磁盘)及其要求.
现在,有了虚拟数据层和基于策略的管理,虚拟化管理程序就能以与计算资源类似的方式调配存储资源,具体而言,它可提供以下功能:a.
通过全新的控制层向应用自动交付存储级别(容量、性能)和数据服务.