在IT行業(yè)，“虛擬化”這一概念最早可追溯到上世紀(jì)60年代，迄今為止，虛擬化技術(shù)已經(jīng)走過了半個(gè)多世紀(jì)；2006年亞馬遜推出了“Elastic Compute Cloud（彈性計(jì)算云）”服務(wù)，“云計(jì)算”這一概念進(jìn)入了人們的視野，并且迅速發(fā)展，短短數(shù)年，就從虛無縹緲的概念轉(zhuǎn)化成了實(shí)際的應(yīng)用，2012年，中國的云計(jì)算市場就已達(dá)到474.48億元。根據(jù)IDC的預(yù)測，2014年云計(jì)算市場將會(huì)呈爆發(fā)式增長。對(duì)云計(jì)算而言虛擬化是其所有要素中最基本，也是最為核心的組成部分。服務(wù)器虛擬化是發(fā)展歷史最長的虛擬化技術(shù)，可以幫助企業(yè)和機(jī)構(gòu)提高設(shè)備利用率，系統(tǒng)可靠性，同時(shí)可以解決計(jì)算單元管理等方面的問題，給企業(yè)帶來了很大的成本、安全性和管理簡易性等方面的收益。有相關(guān)調(diào)查研究顯示，在2009年世界范圍內(nèi)部署的虛擬機(jī)數(shù)量就已超過物理服務(wù)器的部署數(shù)量；雖然越來越多的企業(yè)將虛擬化的部署作為IT戰(zhàn)略的重要步驟，但是隨著IT架構(gòu)虛擬化程度的不斷提高，越來越多的用戶發(fā)現(xiàn)，服務(wù)器虛擬化給企業(yè)帶來了負(fù)擔(dān)，性能下降、安全等問題讓不少用戶對(duì)虛擬化技術(shù)產(chǎn)生了懷疑，阻礙了虛擬化技術(shù)的進(jìn)一步普及和發(fā)展。這里我們要討論的就是虛擬化和云計(jì)算方案中日益凸顯的與存儲(chǔ)相關(guān)的挑戰(zhàn)。

 

部署虛擬化方案需要考慮存儲(chǔ)問題

 

       服務(wù)器虛擬化背后的一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素就是需要提高服務(wù)器資源未使用部分的性能輸出，提高資源利用率。從實(shí)踐中我們可以看到，服務(wù)器虛擬化可以更高效和更有效的使用服務(wù)器的處理能力，但是虛擬化技術(shù)給其它物理資源所帶來的額外壓力卻經(jīng)常被忽視。在服務(wù)器整合過程結(jié)束后，存儲(chǔ)系統(tǒng)可能會(huì)成為系統(tǒng)一個(gè)更大的瓶頸問題。現(xiàn)在日益凸顯的性能方面的問題也證明了這一點(diǎn)。

 

挑戰(zhàn)一：日益集中的數(shù)據(jù)資源，極大的增加了管理復(fù)雜度

 

       服務(wù)器虛擬化實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)的虛擬化，從而在一臺(tái)物理的計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)成為可能。相對(duì)于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)而言，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)背景下的存儲(chǔ)一般與上層的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合的更加緊密。過去，存儲(chǔ)往往是專門為特定的應(yīng)用設(shè)計(jì)和開發(fā)的，不同應(yīng)用場景往往有對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。在服務(wù)器虛擬化技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，越來越多的應(yīng)用以虛機(jī)的形式被集中到了一個(gè)小的平臺(tái)上，但是存儲(chǔ)卻還停留在以硬件為中心的框架下，這就給存儲(chǔ)管理員帶來了極大的麻煩。企業(yè)通常有很多不同的工作負(fù)載存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)中，對(duì)于管理員而言，存儲(chǔ)卷、每卷支持的工作負(fù)載、對(duì)每卷的要求以及什么占用容量之間并不存在明確的關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致存儲(chǔ)負(fù)載占比不同和總體占用率低等問題，如下圖。

 

 

       而且，從本質(zhì)上講，虛擬基礎(chǔ)設(shè)施在存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施上創(chuàng)造了另一個(gè)抽象層，因此并沒有真正擺脫物理層的復(fù)雜性，他們需要管理大量針對(duì)不同的應(yīng)用的存儲(chǔ)而購買的異構(gòu)的存儲(chǔ)資源，這就大大增加的管理的復(fù)雜度和管理成本，也帶來了潛在的系統(tǒng)安全性的風(fēng)險(xiǎn)。

 

挑戰(zhàn)二：急劇增長的隨機(jī)負(fù)載，帶來I/O瓶頸和性能下降問題

 

       隨著虛擬化程度的加深和虛擬機(jī)密度的增加，用戶最先感受到的就是系統(tǒng)性能的下降，這也是服務(wù)器虛擬化出現(xiàn)挑戰(zhàn)的最直觀的感受之一?，F(xiàn)在，有一個(gè)讓管理員非常郁悶的問題就是，存儲(chǔ)性能增長速度相比于計(jì)算能力的增長，明顯要慢得多。對(duì)于虛擬化而言，I/O瓶頸和緩慢的存儲(chǔ)性能已經(jīng)成為了公認(rèn)的頭號(hào)難題。服務(wù)器虛擬化情況下，不同的應(yīng)用集中到同一個(gè)平臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)在單個(gè)物理磁盤上進(jìn)行頻繁的操作，但這會(huì)產(chǎn)生大量的隨機(jī)I/O流，造成大量的磁盤負(fù)載，導(dǎo)致性能下降。在系統(tǒng)沒有足夠緩存來處理大量的數(shù)據(jù)的情況下，還可能會(huì)導(dǎo)致緩存故障，減慢系統(tǒng)的速度。

 

       根據(jù)摩爾定律，計(jì)算機(jī)的計(jì)算性能大約每18個(gè)月就會(huì)增長一倍，現(xiàn)在的發(fā)展速度還有加快的趨勢，而從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，存儲(chǔ)的性能增長速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于計(jì)算性能的增長。根據(jù)傳統(tǒng)存儲(chǔ)模式提供的方案，要滿足虛擬機(jī)密度不斷增加帶來的大量隨機(jī)IO，那么就必須要購買更多的存儲(chǔ)資源。 

 

 

       根據(jù)Gartner的預(yù)測當(dāng)前模式下，服務(wù)器虛擬化將讓你的存儲(chǔ)采購量提升600%。也就是說，你必需要購買你目前已經(jīng)部署的6倍，并且這將發(fā)生在之后的三年內(nèi)，而原因只是為了適應(yīng)你所要步入的美好的全新的虛擬化模式。對(duì)于大多數(shù)企業(yè)和機(jī)構(gòu)而言，這樣的成本是無法承受的。這也就意味著傳統(tǒng)的存儲(chǔ)模式下，存儲(chǔ)會(huì)成為制約企業(yè)實(shí)施虛擬化和云計(jì)算戰(zhàn)略的一個(gè)極大的瓶頸。

 

       企業(yè)部署虛擬化方案，主要的目的就是集中資源，提高資源利用率，簡化應(yīng)用的管理和降低成本，從而獲取更大的收益。從客戶的角度來看，管理和性能是跟客戶最為緊密相連也是客戶感受最為直觀的兩點(diǎn)。首先，服務(wù)器資源，數(shù)據(jù)資源的集中必須要伴隨著存儲(chǔ)資源的整合，否則異構(gòu)的存儲(chǔ)資源會(huì)消耗大量的管理資源，帶來不小的管理成本和風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還是會(huì)存在存儲(chǔ)資源利用率的問題。其次，在存儲(chǔ)虛擬化環(huán)境下，一定要考慮到數(shù)據(jù)資源的集中帶來的隨機(jī)負(fù)載增加的問題，急劇增加的隨機(jī)負(fù)載對(duì)存儲(chǔ)性能帶來了極大的挑戰(zhàn)。綜上所述，在當(dāng)前的虛擬化和云計(jì)算的背景下，部署虛擬化必須要先考慮存儲(chǔ)。