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用于云的存储基础架构

据预测,到 2012 年在云计算上投入的总体 IT 花费将增长至少 3 倍。您很可能听到过许多关于云计算的潜在优势。也许您的公司已经开始购买一些云服务,而不再是每当一个新的需求产生时将其加入到现有的 IT 基础架构中去。

现在,公司在寻找新的工作模式方面面临着前所未有的经济压力,技术的成熟正在让可行且经济的解决方案变得可能。您可能已经正在考虑一些方法让您的数据中心更“像云”,以提高效率,削减资产成本,提供所需的灵活扩展性去快速适应正在变化的业务需求。如何真正做到这一点——特别是在存储方面——这可能仍然不太明朗。

在本文中,我将从解释什么是云计算开始,然后讨论对满足云架构需求的存储的广泛要求——不管该架构是运行在您的数据中心之内、满足您的公司需求的“私有”云(“ public ” cloud ),还是一个为广泛社区提供免费服务的“公共”云(“ public ” cloud )。

什么是云计算?

在最广泛的意义上,当我们谈到“云”的时候,我们指的是那种将 IT 作为一种服务(ITaaS)交付的能力。一些人从技术的角度定义云,在他们看来,准确的体系结构模式和开发协议是有详细说明的。但是,从一开始将云计算理解为一种将 IT 作为一种服务进行交付的业务模式更加简单。 云服务是云计算的终端交付,能够被分成如图 1 所示的四种类别:



图 1) 现有的不同云服务类型

云可能是私有的:只限于有限的终端用户生态系统、合作伙伴和/或与一家公司直接有关的客户;云也可能是公共的:对或多或少能访问互联网的人都可用。



图 2) 私有云与公共云对比

云计算存储架构

不管云是公共的还是私有的, 成功的关键是,不管是什么,尽可能有效地创建一个能交付每一种云服务的合适的基础架构。对于私有云,您可能需要支持广泛的应用,所以您的目标是创建一个能灵活按需分配资源给每一个应用的基础架构。

很可能已经清楚了,在计算端,服务器虚拟化为云服务提供了一个合适的基础架构,因为它允许计算资源被有效地划分,快速地分配,增加或者减少,或者当需求变化的时候重新分配。一组迅速成熟的管理服务也提供快速、灵活和更多的可用性。

很少有文章涉及如何为云计算创建有效的存储架构。事实上,首个SNIA 云存储工作组于 2009 年 4 月在 SNW 上刚刚被宣告成立,该工作组的目的是“为云存储确定、开发和协调系统标准和接口”。

既然没有确认的或实际上合适的云存储标准,那么当评估新的或现有的存储解决方案合适性的时候,您应该考虑以下这些问题:

  • 您的存储能够灵活地扩展吗? 类似于您对虚拟服务器做的事情,您需要能够迅速且以最少的开销分配、增加、减少并重新分配存储。
  • 您能够自动化存储管理流程吗? 您进行配置、备份和复制等常规操作的自动化程度越高,您的环境的可扩展性就越强。
  • 您能够测量和汇报使用情况吗? 为了实施云服务,您必须将资源理解为您的服务需求的一个用户,能够汇报实际的使用情况,并且现在或将来能够按照资源的使用情况进行收费。
  • 您能够自由移动数据吗? 如果您的数据束缚在缺乏灵活性的存储里,有效性和可用性将变差。
  • 您能够在确保资源足够安全的时候建立多租户吗? 允许多个业务单元或独立实体分享同一存储硬件是有效云存储的一个必要条件。
  • 您能够提升存储效率吗? 第一步是提高利用率,除此之外,削减开销、自动精简配置和消除冗余都有助于提高效率。
  • 您能够有效保护您的数据吗? 成功实现云的一个关键是集成您所有的流程,让它们变得简单、可重复和有效。具有合适的策略级别、覆盖您提供的每项服务的一致数据保护和灾难恢复流程是基本的。
  • 您能够在单一网络结构上做所有的事情吗 ? FCoE 的到来让在单一以太网结构上整合您的 SAN 和 LAN 以获得更低的成本和更高的灵活性成为可能。
  • 您的存储环境支持服务器虚拟化吗? 假设服务器虚拟化将是您云架构的一个关键组成部分,您将需要存储与您现在正在使用和将来很可能采用的任何虚拟化解决方案紧密集成在一起。

您现在应该做什么?

如果您正在将您现有的数据中心进行云模式变革,您可以开始做以下事情:

  • 重新考虑您的数据中心设计,以满足最新的 IT 硬件的密度和能耗需求,关于这一话题的进一步讨论可参考该系列同类文章
  • 重新架构机架、电缆厂和网络基础设施,让应用能够被动态地移动,以更好地适应虚拟化;在大多数现有的数据中心里,出于安全因素的考虑,关键业务应用都是像盒子一样被围起来。
  • 虚拟化一切:服务器(有可能还包括桌面)、网络和存储。

当您进入一个与服务器虚拟化具有同样优势的虚拟存储环境时,确保您在心里根据上文提及的指导原则评估存储。

NetApp 云存储

NetApp ® 数据管理解决方案已经被部署在 TelstraSensis 等许多公共和私有的云环境里。

基于这种经验,我们继续完善我们的产品,符合新兴的云需求,并提供一整套特色功能满足上文所述的指导原则。

灵活的扩展。 NetApp 灵活卷技术(FlexVol®)从底层磁盘里提取存储卷。不管尺寸大小,任何存储器(LUN 或卷)都将自动在大量磁盘里扩展,以获得最优性能,并且能够不间断地增长或缩减。

NetApp 已经在共享存储环境里部署了数十 PB 存储,在这些环境里,当需求变化时客户能够例行地扩展或缩减卷。

自动化存储流程。 对于存储自动化, NetApp 提供一套包括数据保护在内的简化存储操作的管理产品。

  • NetApp Provisioning Manager 允许您基于您定义的策略创建可重复、自动的配置流程。一个监测仪表板让您监测包括容量利用率、策略遵从和空间管理统计在内的各种指标。
  • NetApp Protection Manager 提供与 Provisioning Manager 类似的功能,但是它们特别关注数据保护和复制的自动化。
  • NetApp SANscreen® 为您的整个存储环境提供一个实时、多提供商、多协议的服务级别视图。
  • NetApp SnapManager® 产品套件扩展了 NetApp 存储的功能,以集成包括 Oracle®、SAP®、Exchange、Microsoft®SQL Server® 和 Microsoft SharePoint® 在内的通用应用。

使用情况监测和计费(Chargeback)。通过自动将您的端到端存储基础架构与业务服务关联, SANscreen 允许您监测服务级别协议,监测指标使用情况以控制目标成本和计费,并积极管理容量来维持所有资源的最佳利用率。 Provisioning Manager 也包括计费功能。

自由地移动数据。 通过使用 NetApp SnapMirror ® 、 SnapVault ® 软件和 NDMP 等, NetApp 在数据保护操作期间有效地移动数据方面拥有非常悠久的历史。我们继续发掘更有效的方式,与 VMware 和其他虚拟化合作伙伴(如有可能)一起让数据移动变得更容易。数据移动已经被确定为云基础架构的一个关键要素,我们正在专注这一领域。

多租户。传统上,确保最高级别的存储隔离和安全意味着独立的硬件。私有云和公共云都需要肯定安全是尽可能牢靠的,并无损于效率。NetApp MultiStore® 软件让您在单一存储系统上创建多个单独的、完全私有的逻辑分割区,因此您能够共享存储,并且不牺牲隐私和安全。

 



图 3 ) NetApp MultiStore 的多租户。在多个客户中,每个客户在单一物理存储系统上被分配了一个“虚拟存储控制器”。每个虚拟控制器就像一个物理存储系统一样,能够被用于存储和管理多台虚拟机或满足其它存储需求。

借助 MultiStore ,存储能够基于您限定的范围被配置、移动和保护;虚拟存储器允许您将合适的策略应用到每个能够与特定的应用或云服务客户端一致的存储器。

存储效率。 通过提升存储效率,您能够显著降低您的整体存储需求,这带来的是在能耗、制冷和空间方面的节省。借助 NetApp FlexVol 技术提供的灵活配置功能, NetApp 客户定期获得 60% 或更高的存储利用率,而行业的平均利用率则接近 30% 。NetApp 提供如表 1 所示的一系列额外技术进一步提升存储利用率:

表 1)NetApp 效率技术

技术 优势
双奇偶校验 Raid RAID-DP® 的双重奇偶校验保护,一旦两个磁盘同时发生故障可提供保护,相比于数据镜像节省 46% 。
NetApp 重复数据删除 NetApp重复数据删除确定和消除数据块级冗余。对于大多数数据集,空间节省可达 25% 至 55%;对于存储在磁盘上的全备份,最高空间节省可达 95%;对于虚拟服务器和桌面环境,空间节省可达 70% 至 95%;对于工程应用环境,最高空间节省可达 70%。
自动精简配置
借助 NetApp 自动精简配置,存储可作为一种共享资源,容量仅只有在需要的时候才被消耗。自动精简配置能够减少您的存储容量需求 20% 至 30% 。 NetApp 已经在与 VMware 紧密合作,为虚拟服务器环境提供加强的自动精简配置功能
Snapshot 技术 NetApp 提供空间有效、不间断的 Snapshot™ 技术。 相比于其它同类产品, NetApp Snapshot 技术提供高达 80% 的空间节省。
精简复制 复制是一种确保业务连续性的有效方法。 NetApp SnapMirror 和 SnapVault 软件仅对增加的数据块迁移进行操作——精简迁移——在初始基线之后,节省带宽,减低基于磁盘的备份所需的存储。如果您的原始卷是重复数据删除的,那么目标卷将继承同样的空间节省,原始存储系统和目标存储系统不必是同样的模式和配置。
克隆 NetApp FlexClone® 技术让您在数秒钟内创建一个数据集的“虚拟副本”,当对克隆做出改动时仅消耗额外的存储空间——这让它对包含了同一操作系统的许多副本的虚拟环境来说是一种理想技术。空间节省能够高达 80% 。

集成的数据保护和灾难恢复。基于上面提及的 Snapshot、SnapVault、SnapMirror、SnapManager 套件和 Protection Manager 等技术,NetApp 提供完全集成和全面的数据保护和灾难恢复。这些技术卸下了从服务器到存储的数据保护负担,提供贯穿您所有应用服务的一致数据保护方法。

统一结构。 FCoE 的出现让您的数据中心朝单一以太结构发展成为可能,以满足您所有的存储和网络需求。尽管在现实中您将花些时间转移以支持原生光纤通道、FCoE 和以太网存储。

NetApp 已经成为以太网存储的领导者——最先是作为 NAS 先驱,然后是成为 iSCSI 的倡导者。NetApp 是唯一一家为 FCoE 提供原生支持的厂商,这对我们的统一存储方法来说是一个符合逻辑的进展。我们的统一存储能够在我们所有的平台上同时交付光纤通道、iSCSI 和 NAS。通过支持 FCoE,我们为光纤通道 SAN 用户向统一结构迁移提供了一条简易的革命之路。

服务器虚拟支持。
这部分讨论的诸多事项到目前为止综合起来,让 NetApp 存储成为虚拟服务器环境里一个颇具竞争力的选项。借助包括 VMware®Citrix XenServerMicrosoft Hyper-V™ 在内的全系列虚拟化解决方案,NetApp 增加了这种紧密的集成。您能够利用 NetApp 重复数据删除或 NetApp FlexClone 技术消除存储同一操作软件的数十个备份带来的存储负担

结论

云计算是真实的,它正在发生。聪明的公司已经在利用云服务的优势去满足非核心的 IT 功能。他们也在革新内部 IT 基础架构使之变得更像云,并专注于服务交付以提高效率和灵活性、降低成本。

能够满足云计算基础架构的存储具有许多独特要求。创建一个有效的云基础架构,您现在应该专注于存储扩展、自动化、数据移动、多租户、空间效率和对虚拟化的支持。

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Joshua Konkle

Jeff O'Neal
NetApp
数据中心解决方案资深总监


Jeff 和他的团队负责为所有 NetApp 数据中心解决方案制定市场战略和联盟,包括核心系统、数据中心网络、易管理和数据中心自动化软件、动态数据中心和云计算解决方案。

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