存储虚拟化研究与应用

陈瑞

摘要： 在信息技术领域，数据存储是最早应用虚拟化这个概念的。早在十几年前存储系统就被描述为虚拟磁盘机。随后针对磁盘组或者多个磁盘条带的逻辑卷管理、虚拟磁带机和虚拟磁带也陆续进入应用领域。随着技术的发展，存储虚拟化技术已经成熟。但不同的应用环境、场景有不同的开发和实施技术要求。深圳供电局有限公司在存储虚拟化技术与存储虚拟化技术为企业提高IT投资回报，带来经济效益方面进行了深入的研究与应用，实现了存储虚拟化技术在深圳供电局有限公司IT基础设施平台的应用。

Abstract： In the field of information technology， data storage was the first application of the concept of virtualization. the storage system was described as a virtual disk drive more than ten years ago， Then virtual tape drives and virtual tape also went into the fields of application for the logical volume management of disk group or multiple disk stripes. As technology advances， the storage virtualization technology is being matured. But different application environments has different technical requirements of development and implementation. After in-depth-study and application of storage virtualization technology and how to improve return on IT investments， get economic benefits by it， Shenzhen Power Supply Bureau has completed storage virtualization in the IT infrastructure platform.

关键词： 虚拟化；存储池；数据孤岛

Key words： virtualization；storage pool；data islands

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）03-0182-02

0 引言

随着深圳供电局有限公司供电业务需求对IT自动化要求的提高和应用服务器数量的大幅度增长，在过去5年内为满足不断增加的服务器资源需求，不断提高的业务可用性需求和日益严重的应用性能瓶颈，企业不断追加服务器及存储硬件资源的投入和改善运维管理，然而IT基础架构的战略规划也仅局限在技术或运维的范围内。

经过近年的服务器及存储基础架构的连续建设，管理成本和管理效率成本日益上升，如何发挥有限存储资源的作用，实现更好的配置和管理来满足企业不断发展的商业业务需求，成为当前深圳供电局有限公司IT运维服务器及存储管理的核心任务。

在当前系统架构不能支持在不中断业务条件下进行数据的重新分布，更加无法满足生产和业务在线不间断运行的条件下，实现数据的迁移和重新部署。只有使用虚拟化技术，整合存储资源，建立数据通路和管理通路，才能在不显著增加存储资源的条件下实现数据的重新分布和迁移，包括业务在线运行条件下的数据迁移，实现投资回报的优化。

1 深圳供电局有限公司核心存储现状

深圳供电局有限公司信息部共有高、中、底端存储9套，大部分存储空间使用率都达到了70%以上，其中SAP营销系统核心存储XP24000空间紧张，并且非关键数据容灾（BC）占了大量高性能的、高价值空间。与此同时，生产管理信息系统存储XP512的数据迁移到新洲数据中心XP24000后，XP512将会有约7.27T的空间闲置。为了提高资源利用率，计划采用存储虚拟化技术，在XP512数据迁移出后，将XP512外接到SAP存储XP24000，虚拟化为XP24000的内部资源，通过XP24000进行统一管理。

2 深圳供电局有限公司核心存储资源矛盾

虽然深圳供电局有限公司拥有9套高、中、底存储资源，但9套存储资源划分在3个不同的SAN环境中，导致各套存储资源无法共享，部分存储资源使用率高，而部分存储资源使用率低，存储资源分配不均，浪费严重。另外，随着信息化的迅速发展，信息系统可靠性越来越高，在现有存储环境下，无法保障业务系统数据在不同存储之间的不间断迁移。

3 深圳供电局有限公司存储虚拟化的研究与应用

考虑到深圳供电局有限公司存储现状和应用系统未来发展对存储空间需求，计划将XP24000和XP512两套存储之间实现虚拟化，实现资源的优化配置。在两套存储进行虚拟化时，考虑到虚拟化后存储的性能、兼容性、运维管理的方便性等方面，在进行存储虚拟化的设计时需要考虑以下因素：

①存储虚拟化所支持的外部磁盘阵列的兼容性；

②存储虚拟化所需的FC端口规划；

③存储虚拟化后虚拟卷的LDEV规划；

④存储虚拟化所需的cache分区规划。

3.1 支持的外部磁盘阵列的兼容性 由于XP24000与XP512都是HP公司的产品，两套存储之间的兼容性没有问题。

3.2 存储端口规划设计原则 XP磁盘阵列的存储端口（CHIP port）可设置为四种属性中的一种：

Target：用于通常的主机访问；

Initiator：用于CA的数据发送端口；

RCU Target：用于CA的数据接收端口；

External：用于存储虚拟化的连接外部存储的端口。

每两个CHIP端口共享一个处理器，例如CL1A/CL5A共享，CL2A/CL6A共享，以此类推。共享处理器的两个CHIP端口只能设置为同一种属性。

在存储虚拟化设备上，需要规划若干External属性的端口用于连接外部被虚拟化的磁盘阵列，以及规划若干Target属性的端口用于业务主机对虚拟化存储的访问。

为了保证存储虚拟化之后的I/O访问性能，确定了以下的存储端口设计原则：

①对每一台被虚拟的磁盘阵列，分配至少独立的CHIP端口用于对它的虚拟化；

②对每一个被虚拟磁盘阵列的前端FC端口，在XP磁盘阵列上分配一个External端口和一个Target端口用于对它的虚拟化。

3.3 存储虚拟化CU：LDEV规划设计原则

①每个被虚拟化阵列，分配一个CU#，以区分不同配置；如果一个CU的空间不足，再根据业务类型划分CU#。

②被虚拟化磁盘阵列上的每个LUN对应虚拟化后的一个虚拟卷，并且为每个虚拟卷之分配一个LDEV，emulation type选择OPEN-V。这样就保证了虚拟化后的卷上的数据保持不变，大小也不变。

3.4 Cache分区规划设计原则

①每台外部存储（或者每种型号的外部存储）分配一个Cache Partition（CLPR），并按照存储容量相应地分配一定数量的Cache memory。

②被虚拟化的存储为中端存储时，HP存储的缓存分区按照中端存储缓存的两倍容量进行创建，如被虚拟化存储缓存为16G，则在HP存储创建32G的缓存分区。

③被虚拟化的存储为高端存储时，HP存储的缓存分区按照高端存储缓存的等同容量进行创建，如被虚拟化存储缓存为64G，则在HP存储创建64G的缓存分区。

④深圳供电局的被虚拟化的高端存储XP512，其Cache为10G，计划创建12G的Cache分区。

⑤在实施虚拟化项目时，相关的参数设置：

⑥Cache Mode：设置为ON，使用XP24000存储的本地缓存。

⑦Inflow Control：ON，即在被虚拟磁盘阵列无法写入时对主机对虚拟化存储的写操作进行限制。

⑧Mode 454：仅在划分Cache分区的存储上设置为ON，缺省为关闭状态。

3.5 虚拟化存储空间规划设计原则 被虚拟化的存储空间首先是在被虚拟化的磁盘阵列上进行配置。为适应虚拟化的需要，其设计原则如下：

①被虚拟化的XP512和EVA4000内部空间使用Raid 5；

②LUN的大小要统一，建议使用Open-E，每个LUN约14.5GB；

③配置LUN Masking，允许XP磁盘阵列的External端口对相关LUN的访问；LUN一旦实现虚拟化，就应禁止非虚拟化方式的主机访问；

④适当调整LUN的属主控制器以便实现多个处理器之间的负载均衡；

⑤XP磁盘阵列的一个External端口上最多规划4096个虚拟化LUN。

4 存储虚拟化经济效益分析

在IT运维过程中，当面对旧设备需要淘汰时，就意味着必须增加适量的存储空间和性能资源满足企业数据保存和业务运行的需要及未来发展。通常对资产贬值期前的设备进行扩容，这将追加投资和资本性支出。从财务数字分析，折旧的系统或待资产报废系统能够通过以上虚拟化的实施获得如下经济回报：

①减少扩容XP24000磁盘柜的投资资本；

②因而同时减少了相关扩容带来的软件费用；

③因而同时减少了相关扩容带来的服务费用；

④因而同时减少了相关扩容带来的数据中心楼面空间费用、制冷和电力费用；

⑤降低管理工作量：通过减少管理存储的界面实现简化存储管理工作内容，继而实现存储管理工作量的降低和管理风险的降低；

⑥降低SAN管理复杂度：通过整合存储虚拟化，降低SAN网络上对外提供服务的存储端口，简化存储SAN设计和实施工作，简化日常运维中SAN管理的复杂度和工作量。

5 结论

通过存储虚拟化技术在深圳供电局有限公司IT基础平台的研究与应用，实现了将XP24000与XP512两套高端存储的虚拟化，使已使用7年的存储XP512 10T的存储空间作为高端存储XP24000镜像磁盘使用，达到了资源优化利用的目的。按照当前高端存储1T/20万元的市场价格，存储虚拟化技术的利用为企业在IT基础设施方面的投资节约了200万元。同时还实现了存储资源的动态调整，使“闲者让资源，忙者有资源”，为业务平滑运行提供无缝支持。

参考文献：

[1]黄达文.存储虚拟化技术在电力企业的应用.数字技术与应用，2010，（8）.

[2]罗斌，李树友，宋斌恒.一种SAN存储虚拟化的实现方案.计算机应用研究，2006，23（3）.

[3]李洁琼.海量存储资源海量存储资源管理关键技术研究.华中科技大学，2011年.