飞康支招存储虚拟化设计(三)

——VMware需要自动存储加速能力

对于VMware环境中的存储虚拟化来说，我们需要考虑哪些问题？要回答这个问题，首先要回答另一个问题：为什么部署VMware？

部署VMware的目的是通过服务器虚拟化，提升IT环境的经济性、可管理性。既然如此，那么作为系统的基础---存储层，是否也需要进行虚拟化呢？答案是肯定的，因为它可以使企业的VMware环境更加经济、有效、易于管理。

必要的自动存储加速能力

我们知道，服务器虚拟化理论上来说会提高系统的利用率，减少系统闲置资源。然而对于存储虚拟化来说，选择一个好的方案却很有机会为存储系统的整体表现带来质的飞跃。

在虚拟化的时代，所有配套技术也同步地都在飞速的发展， CPU核数快速增加，总线变成了交换式互联结构，内存容量单位从GB正转变成TB，但是，有些东西始终未曾变过：硬盘。

数据是IT系统的核心，进而存储子系统也就成了IT系统的核心硬件，一个系统的运行效率将直接受制于存储子系统的性能和效率。从传统IT部署方式进入虚拟化的IT部署方式，是对存储子系统的严峻挑战。

以往的老式IT部署方式中，每个设备从一开始就被赋予固定及专属的用途，存储的负载是相对固定的，以业务峰值来选取合适的设备，其利用率并不充分。而在虚拟的平台上，一切都是动态的，人们终于有机会榨出系统的全部潜能，以做到物尽其用。不是吗？提高资产利用率，这本来就是虚拟化的初衷之一。此时，当我们试图发挥出存储的所有性能时，却惊奇地发现它的性能直线下降了，因为它还是30年前的结构，随机访问是它的死穴。大量的访问会使立即硬盘转入随机访问方式，性能下降百倍至千倍，磁盘成了服务器虚拟化平台中最沉重的包袱。

将整个存储都替换成更强、更快、最好的存储设备吗？当然可以，只要你愿意付出成本。计算机的所有部件都在进行飞速更新，新技术新产品层出不穷，当然也包括了用于存放数据的存储设备，例如固态硬盘就是高性能磁盘的代表，我们当然也有机会选择完全用SSD硬盘组成的存储设备。然而当我们将几乎所有的部件都替换成最先进最前沿的部件时，却仍不得继续使用数十年前的老旧技术“温彻斯特机械硬盘”，因为我们必须考虑成本。

要么支付用于购买新型存储的巨大成本，走出虚拟化的最后一步，要么继续使用老旧存储技术，让“核心部件”成为 “核心瓶颈”，看来经济与性能已然成为难以调和的矛盾。那么，我们是否有第三条路可选呢？能否组合二者的优势，在传统磁盘中混入少量的高性能存储，并通过某种方法组合出一个“合成高性能”的存储呢？

这就是缓存。当然，这不是传统的缓存，作为存储系统的核心，存储虚拟化设备搭载的智能型超级缓存。超级缓存可以为前端应用降低存储系统的访问延迟，抹平访问、传输峰值，使前端用户能最终体验到系统整体加速，就像存储通道上的一条高速公路。

飞康NSS内置了超级存储加速功能：SafeCache与HotZone。如何理解这两种个功能的作用呢？

举例来说，用户使用VMware搭建的虚拟桌面办公系统在早上8点至9点间迎来开机的高峰，此时就将后端存储面临的巨极大挑战。我们手中笔记本电脑里的小硬盘每秒大约能承担50~80次IO访问，开启一个Office应用就能让它和我们都痛苦不已；至于一次开关机，则更能让我们对硬盘IOPS的低下体会尤深，倍感焦急和恼火。那么试想，1000个桌面终端同时开机时需要多少IOPS？这需要500~1000块盘才能满足需求。

但仔细分析我们会发现，此时大家读出的数据都是操作系统数据，其数据量非常小，如果我们将这部分数据存储在小容量高性能存储中，那么压力就被扫除了。然而，我们打算像以往一样，通过手动去实现它吗？如果系统的负载更复杂、更动态呢？我们需要动态地、自动地、智能地完成这一切！

飞康NSS允许在指定的高性能存储（例如SSD硬盘组）上开辟一个区域，用于为指定的虚拟磁盘提供缓存，存放常用数据。当某个数据区块被重复读写过几次后，就会被当作常用数据自动移入该区域，此时读写这部分数据时的性能是高性能存储的等级。这就是HotZone---将经常需要访问的“热”数据存放在高性能存储中。利用HotZone，我们只需配置少量的高性能（例如SSD硬盘）磁盘，就可以让整个后端存储看起都像是高性能存储了。根据经验，这个比例通常为100：1，即每100T普通硬盘空间配置1TB高性能存储。

只需要混入1%的SSD硬盘，以后早上开机的时候，大家享受的都是SSD硬盘的开机速度。

虚拟平台上还有另一种压力。我们知道，系统和存储设备中都有“写缓存”，当数据随机写入时，可以暂存在缓冲中，无需等待真实I/O写入的完成。但是这种缓冲很小，写入的数据量较大时，缓存就会用尽，系统重新回到低性能存储的状态。

在使用虚拟化部署以前，存储和主机上运行的I/O访问模式和构成都相对较简单，我们可以通过预测它的行为模式来设定缓冲的大小和比例。然而在虚拟化部署之后，这将成为不可能的任务：虚拟机主机上承载着大量且经常迁移的虚拟应用服务器，访问模式和构成都非常不固定，因此存储和主机上的缓存将完全失去预测能力，当I/O压力增大到一定程度时，此时即使资源还很充足，系统仍会因存储资源耗尽而提前进入缓慢运行的状态。

飞康NSS通过在内部安装之前提到的“SafeCache”解决问题，这是又一种超级缓存技术。所谓“超级”，一是相对于传统缓存来说容量超大，高达1TB，二是性能超强，缓存的访问性能与内存相同，三是安全性超高，不会受掉电影响及控制器切换影响。这种缓冲就是我们之前提到的SafeCache---安全缓存。安全有两层意思，一是指它对于数据是安全的，不会因为掉线、切换而丢失数据；二是指缓存机制的安全，不会因为访问模式的变化而失效。

在以往的VMware部署时，我们必须面对极其头痛的存储性能分布(负载均衡)问题，然而随着IT的发展系统变得越来越复杂，这种工作的难度正以指数形式增加，人工的存储负载均衡即将成为“不可能的任务”。但是，通过飞康NSS的两种加速技术，我们将无需再考虑存储性能分布的问题，而是将其完全交给存储虚拟化层，即飞康NSS自动完成，我们比过去还自由。