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利用纯闪存存储提高虚拟服务器性能
Glenn Sizemore
Glenn Sizemore
NetApp技术营销工程师
Andrew Sullivan
Andrew Sullivan
NetApp技术营销工程师

本文是分析如何在常见使用情形中部署纯闪存存储的系列文章中的第三篇。

过去十年来,向虚拟服务器基础架构转变是 IT 领域确定不移的发展趋势。人们对虚拟化本身给予如此多的关注,以致于有时不经意间就忽略了这样一个事实:虚拟服务器本身并非最终目标,最终目标在于运行于基础架构上的应用程序。

如果希望提高虚拟服务器性能,必须考虑虚拟机以及虚拟机中运行的应用程序的需求。凭借服务 4 万多家运行 VMware 产品的客户的丰富经验,NetApp 比存储行业几乎所有其他厂商都更了解这一点。

在本文中,我们将分析虚拟服务器基础架构独特的性能和生态系统支持要求,并说明纯闪存存储如何以其丰厚的投资回报 (Return On Investment, ROI) 证明初始资本支出的合理性。

最大限度地提高虚拟服务器的性能

虚拟服务器工作负载和 I/O 混合效应

虚拟服务器 I/O 性能很大程度上取决于通常称为“I/O 混合效应”的因素。虚拟机管理程序一般使用某种形式的共享数据存储库来为虚拟机提供存储容量。从众多虚拟机到任意给定数据存储库的 I/O 流实际上是随机的;任意单个虚拟机的 I/O 流的任何有序部分都会失序,I/O 流对存储而言完全是随机的。

随着服务器硬件核心数和内存的不断增长,虚拟服务器的需求与存储满足这种需求的能力之间的差距在不断扩大。因此便会造成服务器利用率低下。

利用纯闪存满足虚拟服务器工作负载

对虚拟化环境而言,理想的存储环境必须能克服 I/O 混合效应,以稳定一致的低延迟提供高速读写 IOPS。适合的纯闪存存储系统就可以满足这一点,而且能在运行过程中提高服务器整体利用率。这样每个服务器就可以支持更多虚拟机,从而减少服务器数量并降低虚拟化软件的许可成本,在提升整体性能的同时大幅提高投资回报。

为虚拟环境选择存储时不能只考虑性能因素。归根结底,纯闪存阵列支持您现在及将来运行的虚拟机管理程序和应用程序的能力,可能比任何特定技术因素都更重要。

支持异构工作负载

我们在本系列以前的文章中探讨过,服务器虚拟化是数据库VDI 工作负载的超集。VDI 只是虚拟环境的一种特殊情形。(上个月的 VDI 文章中讨论过的几乎所有问题 — 包括数据精简、高可用性和扩展的优势 — 均适用于这种更为一般的情形。)

虚拟化基础架构通常由许多要求各不相同且优先级不断变化的应用程序所共享。存储选用得当有助于最大限度地发挥虚拟环境以及其中运行的应用程序的优势。

虚拟机管理程序支持

即便您目前的情况不是这样,在未来几年内,您也很有可能在数据中心内运行多个虚拟机管理程序。例如,虽然 Hyper-V 算不上主要虚拟机管理程序,但出于成本方面的原因,在 Microsoft Hyper-V 上运行 Microsoft® 应用程序越来越常见。

同时,虚拟机管理程序也在快速发展变化,几乎每年都会推出一些重要的新功能,而且许多功能与存储直接相关。最明显的例子便是 VMware 虚拟卷。这项新功能使用基于策略的管理,简化并改进了 VMware 管理员和存储管理员的存储管理工作。对这个问题的讨论请参阅近期博文为何选择虚拟卷?(我们基本可以保证,在临近 VMworld 2015 年大会召开的这几个月里,您将了解到许多有关虚拟卷的信息。)

但前提是您选择的纯闪存阵列应支持多样化的虚拟机管理程序,能密切跟进新推出的功能。纯闪存阵列还应与您用来管理和运行虚拟基础架构的任何其他软件集成。

应用程序支持

在您的虚拟基础架构上运行的系列应用程序可能涵盖从基本基础架构服务到业务关键型数据库应用程序的整个范围。如果有一种存储服务质量保证机制,能避免不太重要的服务对较为重要服务的 I/O 需求造成影响,其带来的益处是不言而喻的。

复杂程度越高的应用程序,其存储需求往往非常具体,包括对基于文件的 NAS 协议的需求。例如,Microsoft 越来越多地鼓励客户在 SMB 3.0 而不是光纤通道上部署最新版本的 SQL Server。即使目前尚未对此做硬性要求,但说不定将来有一天就会要求具备支持高性能 NAS 的能力。

最终,将会要求应用程序与存储相集成。为实现应用程序一致的快照、复制和其他应用程序功能而进行的直接集成会变得至关重要。复制和克隆功能也将简化应用程序开发,而且由于希望利用低成本的云资源来进行开发、备份、灾难恢复以及实现其他功能的人为数甚众,因此云集成也是一项重要考虑因素,并且是让您的基础架构适应未来需求的一种方式。

用于虚拟服务器工作负载的 NetApp 纯闪存 FAS

NetApp® 纯闪存 FAS 存储将经验证的性能与对虚拟机管理程序和业务应用程序的广泛支持完美地结合在一起。就虚拟环境而言,其他任何纯闪存存储供应商均无法提供与 NetApp 相匹敌的功能组合或合作伙伴和应用程序生态系统。NetApp 集群模式 Data ONTAP® 存储操作系统与纯闪存 FAS 硬件相结合,不仅解决了时间点性能问题,而且所采用的架构也简化了您的虚拟基础架构,有助于您解决业务难题。

NetApp 二十年呕心沥血构建了 Data ONTAP 的一系列功能,包括数据管理、数据保护、数据精简以及应用程序和合作伙伴支持。我们坚信,运行集群模式 Data ONTAP 的纯闪存 FAS 是虚拟服务器环境的最佳选择。

如图 1 所示,纯闪存 FAS 提供多协议支持、多租户、同构或异构存储横向扩展以及数据精简和数据管理功能,包括数据压缩、重复数据删除、克隆和复制等。

图 1) 纯闪存 FAS 以灵活的全功能企业平台支持虚拟服务器环境。

纯闪存 FAS 以灵活的全功能企业平台支持虚拟服务器环境。

来源:NetApp,2015 年

Data ONTAP 具备其他纯闪存解决方案无法提供的部署优势。

  • 在 HDD 上或云中存储二级副本。为了进行灾难恢复,您需要为虚拟服务器数据准备第二个副本。借助 Data ONTAP,可以将数据的二级副本保留在非闪存存储或云中,从而优化成本。
  • 利用节省空间的克隆实现空间节省。利用 NetApp 的克隆技术,您可以为虚拟机创建近乎即时的可写副本。克隆只会在进行更改时占用额外存储,空间减少比例最高可达 584:1,其优势非比寻常。例如,虚拟机管理程序快照会导致元数据占用的存储量增加 20%。NetApp 可以使用其本机克隆功能实现更优的密度,在避免上述代价的同时还能缩短配置时间。
  • 根据自己的意愿确定数据的存放位置。借助集群模式 Data ONTAP,用户可以按需将数据转移到纯闪存存储,而且不会中断应用程序运行。您可以现在从混合存储起步,随着需求的增长在将来迁移到纯闪存。您也可以在纯闪存 FAS 上运行最重要的虚拟机和应用程序工作负载,使用混合存储运行其他虚拟机并在它们之间透明地进行迁移。
  • 按照存储服务质量要求确定工作负载的优先级。存储服务质量 (QoS) 机制有助于您为在共享虚拟基础架构环境中运行的业务关键型应用程序提供可预测的性能。
  • 数据保护有了更多选择。虚拟环境中运行的许多应用程序对业务都起着至关重要的作用。纯闪存 FAS 和 Data ONTAP 为您保护这些数据提供了更多选择,包括基于磁盘的备份、云备份、异步复制以及在相距远达 200 公里的站点间的完全同步复制。

纯闪存 FAS 的性能和投资回报

由于纯闪存 FAS 的设计经过写入优化,因此可以为 VDI 环境和其他写入密集型应用程序提供极佳性能,而且价格极具竞争力,每桌面只需 55 美元 甚至更低。有关 VDI 测试的完整详细信息,请参阅 TR-4307:《适用于 VMware Horizon View 的 NetApp 纯闪存 FAS 解决方案》。

我们一直在跟踪纯闪存 FAS 对虚拟环境和应用程序的影响。初步结果显示,只需从磁盘存储转换到纯闪存 FAS,我们就可以让服务器的 CPU 利用率最多提高到原来的 4 倍。换言之,通过升级到纯闪存 FAS,您就可以提高服务器利用水平,让每个服务器运行更多的虚拟机。如果每个服务器支持的虚拟机数量翻番,所需的服务器数量就会减半,从而直接和间接降低硬件成本,而且有可能降低许可成本。

对 SQL Server 和 Oracle 等数据库也可以按同样的方式计算成本。由于这两种数据库目前都是按核心授予许可,因此可以实现大幅节省,从而抵消升级到纯闪存 FAS 的成本。

虚拟服务器基础架构的完整生态系统

为了确保我们的存储解决方案兼容范围最广的虚拟化软件,这些年来我们做了大量工作,而且我们郑重承诺,我们为虚拟化生态系统提供深度集成。除了支持 VMware vSphere、Microsoft Hyper-V 和 Citrix XenServer 外,我们还支持 Oracle VM 和 KVM。

图 2) NetApp 集群模式 Data ONTAP 与常见虚拟机管理程序相集成。

NetApp 集群模式 Data ONTAP 与常见虚拟机管理程序相集成。

来源:NetApp,2015 年

VMware

如前文所述,NetApp 与 VMware 拥有庞大的共同客户群。我们的长期协作深化了集成,可以为客户提供更好的成果。例如,VMware vSphere 6 于 2015 年 3 月全面上市,其众多新功能中就包括 VMware 虚拟卷功能。NetApp 紧随 VMware 的这次发布推出了最新 NetApp Virtual Storage Console (VSC 6.0) 和 VASA Provider 的最新版本 ,以便让集群模式 Data ONTAP 支持 vSphere 6 版本。(要了解更多信息,请参见边栏“NetApp 为 VMware 虚拟卷提供无与伦比的支持”。)

Hyper-V

NetApp 很早就在 Hyper-V 支持方面进行了投入,与 Windows Server 2008 中的 Hyper-V 初始版本同步推出了 NetApp SnapManager® for Hyper-V 软件和适用于 Microsoft 的 OnCommand 插件。这一早期投入不仅帮助我们促进了 Hyper-V 路线图发展,而且也让我们如今顺理成章地负责为 Hyper-V 用户提供创新功能。所有这些功能均通过 Data Fabric 扩展到 Azure 云。(有关详细信息,请参见边栏“NetApp 面向 Hyper-V 的创新”。)

XenServer、KVM 和 Docker

NetApp 对支持和实现所有形式的虚拟化充满信心。我们很早就为 Citrix 提供支持,包括与 Citrix ShareFile 和 Citrix Cloud Platform 相集成。当工作负载迁移到 KVM、Oracle VM、Docker 以及其他新出现的云和虚拟化平台时,我们也随之进行迁移。我们不仅支持这些平台,而且采用创新方式来利用我们的存储生态系统创造业务价值,提高运营效率。(要了解有关 Docker 的更多信息,请阅读利用 Docker 容器技术快速交付应用程序 [10]。

虚拟服务器基础架构存储的理想之选

如果您准备用纯闪存阵列来满足虚拟基础架构的需求,必须对其架构和生态系统支持进行慎重考量。纯闪存 FAS 将经过写入优化的架构与经验证的数据精简和数据管理功能相结合,为虚拟基础架构创建理想的存储环境。凭借与所有主要虚拟机管理程序以及常见企业应用程序(包括 Microsoft SQL Server、Microsoft Exchange、Microsoft SharePoint、Oracle 和 SAP)无可匹敌的集成,纯闪存 FAS 成为提高虚拟服务器基础架构速度的理想之选。

而且,由于纯闪存 FAS 基于 Data ONTAP,因此它可与您的集群模式 Data ONTAP 生态系统集成,为您满足所有虚拟化应用程序的需求提供了更多存储选择,从可最大限度提高性能的纯闪存到可最大限度增大容量的 SATA 磁盘,范围广大,任您选择。数据移动由存储负责处理,无需中断,可分担繁忙服务器的工作负载;我们的 Data Fabric 方法 可简化将虚拟机和数据从数据中心迁移到云的过程。

参考

精选的最佳实践


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Glenn Sizemore,NetApp技术营销工程师

Glenn Sizemore 是基础架构云工程团队的参考架构师,专门负责云和自动化,侧重于 Microsoft 解决方案领域。他是 FlexPod DataCenter with Microsoft Private Cloud Fast Track 参考架构的共同构建者,并且制定了在 NetApp 存储环境中使用 Microsoft 软件的最佳实践。

Andrew Sullivan,NetApp技术营销工程师

Andrew Sullivan 已涉足 IT 行业 10 余年,在数据库开发、DevOps 和虚拟化方面拥有丰富的经验。他目前主要负责存储和虚拟化的自动化以及 VMware 生态系统集成,推动日常工作流程的简化。

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卸载数据传输 (Offloaded Data Transfer, ODX)。借助 ODX 支持,Microsoft Windows 可将任何数据传输任务卸载给 NetApp 存储,从而减轻主机和网络的负载。可以在同一卷中、同一 NetApp 节点上的卷之间以及不同节点上的卷之间执行此功能。在可能的情况下,NetApp 使用 FlexClone 技术实现此目的。传输只需原来的小部分时间便可完成,而且无需额外占用存储。最后,NetApp 支持跨协议卸载,因此无论何种存储协议,您都可以使用它。

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