软件定义存储的优势及具体实现

杨泳丹

摘 要在如今互联网高速发展的今天，不管是到数据中心，还是移动端设备，IT作为推动企业业务迅猛发展的必须的基础架构的地位已经无法撼动。一提到基础架构，我们脑子里首先想到的就是硬件，但现在情况已经截然不同。虚拟化技术的发展，使软件应用的范畴大大增加，也使硬件定义过渡到软件定义称为可能。未来，在我们的数据中心，软件也许会占据统治地位。那么存储呢，也能实现软件定义吗？这篇文章我们将重点探讨。

【关键词】存储 数据

1 存储使用情况现状分析

有些厂商充满自信的提出了软件定义一切的概念，虽然有点夸张，但软件全方位闯入传统硬件的势力范围确实是不争的事实。过去十多年，存储产业经过了高速增长到日渐衰落的过程，现如今，磁盘阵列的功能已经可以用以软件为基础的逻辑资源来替代，尽管很多人表示无法接受，但现在这一现象却日益普遍。使用服务器结合存储软件，似乎能够更好地体现端到端虚拟化战略的优势。加之不断地改进，这一体系还可能令硬件获得更大独立性、更充分地利用磁盘空间，降低企业成本、从而实现存储基础设施的虚拟化。

由于竞争的加剧，企业不得不压缩所有环节的支出，IT部门也无法幸免。企业必须寻找更节省的方式来管理存储设备的方法，来降低资产投入和运营开支。

IDC在2016年11月对IT公司的调研数据显示，随着业务的不断增加，对存储的需求成指数上升。根据Gartner公司的最新预测，未来五年内，存储的需求大致每年呈比例为45%的递增。

与此同时，传统存储面临来自多方面的巨大挑战，首先，企业应用激增带来对存储空间需求的激增，如何保证SLA将使IT人员压力倍增。其次，如何快速排除故障，如何迅速扩展存储容量，提高存储性能以实现业务的敏捷性也使必须要解决的问题。最后，企业IT管理怎样简化流程，怎样实现管理的自动化，也需要企业IT部门的重点关注。

软件定义的ServerSAN将为解决上述问题提供新的思路。ServerSan通过软件层与底层硬件集成并对其进行抽象化处理，进而可以实现存储服务和SLA的自动化。

同时，软件定义的ServerSAN存储，可以实现存储空间自动调整，动态的满足对空间的需求，而不用对底层的LUN重新规划或调整。甚至可以通过对底层存储其它资源的自适应定义，来自动匹配应用负载的变化，令存储的性能始终保持最优。

2 存储如何满足虚拟化数据中心新的要求

随着基础架构虚拟化的体系逐步形成，数据中心的传统存储架构面临空前挑战如图1所示：

首先，传统存储架构管理复杂、灵活度极度欠缺。在企业虚拟化架构中，存储毋庸置疑是是最关键的一个层面。IT人员发现的很多性能瓶颈都与存储存在密切相关，架构设计人员必须要对存储设备底层的特性有很深入的了解，比如IOPS，吞吐量，系统延时，容量增长趋势等方面，都需要定期做出优化；

其次使用传统存储的投资不菲，这个不用多说，相信大家深有体会。

然后，传统架构无法确保服务的差异化的实现。

在实现虚拟化的数据中心，存储必须具有新的特性：

（1）可被精确管理

（2）随时最大程度的满足性能要求

（3）提供与应用相匹配的数据移动性

（4）随时在线并可快速调配

（5）可动态扩展并实现空间分配自动化

（6）对虚拟桌面和大数据应用的充分支持

可见，传统存储远远无法满足这些新的要求，在此大环境的催生下，由软件定义的ServerSAN存储自然产生了。

3 EMC ScaleIO的特点

EMC ScaleIOTM是一款软件，它可从本地应用程序服务器存储创建基于服务器的SAN，以便按需提供具有弹性的可扩展性能和容量。ScaleIO 聚合存储和计算资源，可扩展至数千节点。

3.1 聚合存储与计算

ScaleIO 将主机的计算资源和存储资源做了整合（也许用聚合更为恰当）形成一个单层体系结构，从而实现容量的合集，同时存储的管理得到了简化，包括性能的管理。所有I/O 和吞吐量均可以被群集内的任何应用访问。

3.2 线性可扩展性

ScaleIO 经设计可大规模扩展，可从三节点扩展至数千节点。与大多数传统存储系统不同，随着存储设备数量的增长，吞吐量和IOPS 也会同时增长。随着部署的增长，性能也呈线性扩展。

3.3 具有弹性的存储

使用ScaleIO，一旦有相关需求，即可增加或减少容量和计算。系统会自动“动态”重新平衡数据，且不会造成宕机。添加和删除可以较小增量或较大增量进行。无需因互操作性限制而进行容量规划或复杂的重新配置，因而可降低复杂性和成本。

3.4 通过I/O并行提升性能

I/O操作過程中将用到ScaleIO群集中的每一个服务器。如此大规模的I/O并行能够消除瓶颈。吞吐量和IOPS的扩展与添加至系统的服务器和本地存储设备数量成正比，随增长改善成本/性能比率。性能优化将自动进行，一旦需要重建和重新平衡，它们将在后台运行，对应用程序和用户无影响或只有微弱影响。ScaleIO系统会自主管理性能热点和数据布局

3.5 体系结构组件

ScaleIO由两大功能组件构成：ScaleIO数据客户端（SDC）和ScaleIO数据服务器（SDS）。SDC是一个数据块设备驱动程序，它使应用程序可以访问ScaleIO共享数据块卷。SDC在本地任何需要访问群集中的数据块存储卷的应用程序服务器上运行。当本地应用程序发出I/O请求，不论特定数据块在哪个位置，SDC都将满足该请求。SDS是一个软件组件，安装在每一个向ScaleIO总存储池提供本地存储的服务器上。SDS可处理群集内任一SDC发出的读写请求。

3.6 企业级功能

无论您是提供托管基础架构服务的服务提供商，还是您的IT部门在为您组织内的功能单位提供基础架构服务，ScaleIO都可提供一系列功能，使您能完全控制性能、容量和数据位置。而且，通过保护域使您能够隔离特定服务器和数据集。这可以在单个客户的粒度上完成，使每个客户都可位于不同的SLA下。存储池可用于进一步的数据隔离、分层以及性能管理。例如，可将访问非常频繁的数据存储在仅包含闪存的存储池内以实现最低延迟，将较少访问的数据存储在低成本、高容量的旋转磁盘存储池内。使用ScaleIO，您可以对特定客户能消耗的性能数值（IOPS或带宽）设限。限制器支持强制实施和监管资源分配，以预防应用程序的“hogging”（贪婪霸占）情形。

3.7 数据保护和恢复能力

使用ScaleIO，不存在单点故障。ScaleIO通过跨多个存储设备和服务器对随机切片和分布的“数据区块”进行双拷贝网状镜像提供数据保护和恢复能力。如果发生服务器宕机或存储宕机，ScaleIO会自动重建故障数据块并重新平衡数据以实现群集的自我修复。

3.8 磁盘IO加速

ScaleIO提供智能缓存功能，该可以利用服务器的内存或者服务器本地的闪存设备作为IO缓存层，来对底层的低速存储介质进行IO加速。

3.9 简单的管理和监视

管理ScaleIO部署很容易，安装、配置、监视和升级都简单快捷。无论由谁来管理数据中心，都能够完全管理其部署，无需任何特别培训和/或供应商认证。

3.10 与传统SAN相比降低了总体拥有成本

使用ScaleIO有着明显的成本优势，经证实可节省60%的总体拥有成本。首先，这一仅含软件的系统使用的是商用硬件。并且，由于它会创建基于服务器的SAN，不存在诸如连接结构和HBA之类专用存储组件。这将会减少能耗、冷却和空间，为您节省大量成本。此外，由于ScaleIO不使用大型存储系统，无需对老化硬件进行整体升级。您只需从群集中移除故障磁盘或过时服务器。

作者单位

云南电网有限责任公司 云南省昆明市 650000