软件定义存储之傻瓜说

来源: 互联网
2013/7/30 10:48:58
提起ViPR,往往会涉及到软件定义存储、存储虚拟化、对象存储、OpenStack这些话题。笔者撰写本文的目的,就是想以尽量通俗的语言,站在与已有产品、技术形态对比的层面来谈谈ViPR的功能、定位,以及EMC推出该产品的目的。


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本文关键字: 软件定义存储 EMC
提起ViPR,往往会涉及到 软件定义存储、 存储 虚拟化、对象存储、OpenStack这些话题。笔者撰写本文的目的,就是想以尽量通俗的语言,站在与已有产品、技术形态对比的层面来谈谈ViPR的功能、定位,以及EMC推出该产品的目的。
距离EMC World 2013大会已经有一段时间,随着ViPR正式发布日期的临近,我们又看到有国外媒体撰写了一些评论。其中部分观点可能有所偏颇,或许会误导读者,因此我也想在这里进行澄清。
误区之一:
“EMC的想法是将商用存储设备与ViPR的上层存储阵列功能(VMAX、VNX、Isilon及Atmos阵列都拥有该功能)相结合;从而实现与EMC原本相对昂贵的专用设备相近的使用效果。”
解释:ViPR只具备在“商用存储设备”上实现对象存储服务的能力,至于数据块和文件访问阵列的功能,它也是依靠被管理阵列本身的支持来实现的。
误区之二:
“…至少NetApp已经站在了支持阵营当中。坦白讲,我还没时间研究ONTAP版本,但这很可能会是ViPR碰上的头一个钉子…”
解释:NetApp主动支持ViPR的说法不妥。NetApp FAS系列是EMC首先也是目前唯一支持的第三方阵列,理由不难想出:第一,NetApp是仅次于EMC的第二大存储系统厂商;其次、Data ONTAP可能是市场占有率最高的阵列 操作系统,甚至超过Symmetrix的Enginuity和CLARiiON的Flare OS,EMC开发同一套API接口就可以支持从低端FAS2000到高端的FAS6000系列。另外,我们也注意到从NetApp收购LSI Engenio获得的E系列没有得到ViPR的支持。
以上仅仅是2段简单的说明,下面笔者将把更多的观点分享给大家。当然我并不是相关领域的专家,看到的资料也还比较有限,也不排除自己的见解中存在局限或者误区。因此,欢迎大家进一步的交流讨论。
EMC ViPR目前是以软件的形态,运行在3-5个 服务器虚拟机组成的集群上。它包括控制平面(Control Plane)和数据平面(Data Plane)两部分功能。前者实现的是自动化存储管理,包括:多租户、自助式门户、计量和调配等;后者可以说是建立在前者对文件存储的管理之上,提供全局数据服务,包括对象存储、HDFS(Hadoop分布式文件系统)和其他服务。
ViPR对外提供开放的API接口,在它的底层由各种不同的阵列组成虚拟存储资源池。目前已经支持的应该有EMC VMAX、VNX、Isilon、NetApp FAS系列数据块和文件存储,VPLEX存储虚拟化产品在ViPR看来也属于一种块存储。未来还会支持Atmos、Centera对象存储、EMC收购并新推出的XtremIO全闪存阵列,更多的第三方存储(视情况而定),以及由商品服务器、硬盘等组成的廉价存储设备。
一、关于控制平面

1.ViPR与存储虚拟化
传统的带内(In-band)和带外存储虚拟化原理示意图
EMC提出ViPR是一种(高级的)存储虚拟化, IBM则认为目前的软件定义存储(SDS)属于存储虚拟化2.0,未来还会有3.0。不过我们也看到ViPR的控制平面和OpenStack的Cinder项目,与传统存储虚拟化还是有着明显的差别。
存储虚拟化,是位于后端存储和前端服务器之间的一个抽象层。带内块级虚拟化的代表有IBM SVC、EMC VPLEX,以及可以安装在x86服务器上的赛门铁克Storage Foundation卷管理器软件等,它们的特点是数据路径和控制路径都要经过存储虚拟化设备,这个环节上有缓存,但也可能增加延时、形成性能瓶颈,以及新的故障点。
带外 SAN存储虚拟化的代表产品,比如早年被LSI收购的SVM(OEM给惠普的SVSP)、EMC Invista等已经基本消声匿迹。它们的特点是控制路径与数据路径分离,在后端存储与前端服务器连接的基础上,增加专门的元数据服务器,以及定制的光纤 交换机或者数据路径管理器(DPM)。昆腾的StorNext SAN文件系统尽管架构上有点类似,但它向上呈现的是一个共享文件系统,而不是块设备-块设备。
带外存储虚拟化理论上可以减少延时的产生,但元数据服务器却容易成为瓶颈,特别是在高IOPS的交易型 数据存储应用中。最初这些产品不能支持精简配置(thin-provisioning),另外由于不像带内虚拟化那样具备缓存,包括复制在内的数据保护等高级功能也很难实现。
EMC ViPR的控制平面与以上两者都不同。尽管也是带外的控制路径,但它并不处理元数据,抽象的只是存储设备的管理功能,完全不参与服务器到存储之间的数据访问。
在EMC的资料中这样写道:
“ViPR 将存储及其所有独特功能从物理阵列中抽象出来,并创建单个虚拟存储池。ViPR 将存储控制路径与数据路径分开,数据路径可帮助 ViPR 集中所有数据调配和数据管理任务,而且支持应用程序访问数据块和文件数据,因为它们始终具有并且继续使用底层阵列的独特功能… ViPR 数据块和文件服务保留了阵列的所有高级功能,如镜像、克隆、快照、多站点高可用性以及复制。”
ViPR也宣称掩盖了底层存储的复杂性,但它实际上调用的都是那些阵列的功能。相比之下,SVC、VPLEX这些才是真的将后端阵列当作标准块设备来使用,事实上后者更多地用于数据镜像,远程复制、容灾等用途,也包括EMC宣传的“双活数据中心”概念。这部分是ViPR之类的软件定义存储产品所无法替代的,也就是传统存储虚拟化继续存在的价值。
最后一个问题,IBM SVC、EMC VPLEX使用标准的FC协议仿真主机的形式来连接后端阵列,因此它们比较容易拥有一套庞大的设备兼容性(互操作性)列表。而ViPR则不同,即使EMC自己的不同产品线也使用不同的操作系统,像VMAX和VNX的FAST(全自动存储分层)功能可能还有代码上的通用性,而Isilon集群 NAS的OenFS则完全是收购来的技术。要想通过ViPR实现所有高级功能,针对每个家族的阵列应该都要通过一些专用的API来实现,因此要做的工作很多。关于这些我在后面还会有具体一些的讨论。
2.ViPR与存储管理
我听说过IBM TPC(Tivoli Storage Productivity Center)、NetApp OnCommand等存储资源 管理软件,NetApp的FAS/V产品线相对单一,而TPC每次升级版本,加入自家新产品支持都不只是做些兼容性测试那么简单的事情。ViPR与这些传统的存储管理软件有什么不同呢,我在EMC中文技术社区中看到了下面这个问答:
Uehara Y.问道:“与比如Storage Essentials (HP)这样的软件相比,ViPR的优势是什么?它们都能提供存储虚拟化,但区别在哪?”
Mark_Prahl 回答:“Storage Essentials是类似与EMC Resource Management Suite的解决方案,用来监控并报告存储性能、容量使用情况以及可用性,帮助你了解存储环境。
ViPR创建虚拟存储池,以服务目录的形式呈现给用户,这可以通过自助服务网站访问。与Storage Essentials此类仅提供存储环境信息的存储资源管理软件不同的是,ViPR能将性能度量信息告知存储资源管理解决方案软件,而且ViPR可以集成EMC Storage Resource Managment Suite。”
3.VMAX Cloud Edition的扩展?
在“自助服务网站”,以及根据用户的性能需求SLA分配存储资源的特性方面,我觉得ViPR可能是之前的VMAX Cloud Edition(最早叫VMAX SP)的进一步延伸,或者说受到后者的启发——即EMC尝到了甜头之后,把这些功能推广到各条产品线。
ViPR与“Cloud Edition”共同的特点是:简化部署,并使管理工作智能化。
4.ViPR与OpenStack
记得在EMC刚宣布ViPR的时候,国内一位熟悉OpenStack的专家曾表示:“所谓控制平面和数据平面,不就相当于Cinder和Swift吗?”关于OpenStack的Swift对象存储服务,我们在后面还会谈到,这里先看看Cinder块存储服务与ViPR的差异。
OpenStack Cinder连接EMC VNX/VMAX提供iSCSI访问模型
由上图我们看到,用户通过REST连接到Cinder的Volume API(Cinder是从Nova Volume发展而来),而Volume Manager则使用EMC提供的驱动连接到SMI-S Server,再通过REST连接到阵列——这样的一个控制路径。Cinder同样只负责存储资源的分配,而不参与到数据访问路径中。
OpenStack Cinder连接NetApp FAS提供iSCSI访问模型
上图中的NetApp Filer指的就是FAS系列,由于做NAS出名了人们习惯将它称为文件管理器,在这里也是提供iSCSI访问(OpenStack后来的Cinder版本已经支持FC了)。我们看到稍有不同的是,NetApp的Cinder驱动不像EMC那样通过业内标准的SMI-S管理规范来实现与阵列的对接,而是使用了自家的OnCommand管理平台。相应的,在Cinder驱动和管理服务之间的接口也由CIM换成了REST。
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责编:驼铃声声
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