分析師淺析虛擬化參考架構

文/中橋國際調研咨詢

分析師淺析虛擬化參考架構

文/中橋國際調研咨詢

相關數據顯示，在未來18個月，中國市場虛擬化部署占比將超過80%。數據中心正快速從傳統以物理為核心，向虛擬數據中心和云計算中心演進。在這一過程中，如何滿足業務關鍵應用的部署、性能、可用性和管理效率的需求，給用戶帶來很大挑戰。中橋國際咨詢調研（下面簡稱“中橋”）結合中國市場調研數據，對于在數據中心演進過程中，IT面臨的挑戰進行了簡單的分析，并通過HP 3cV（3PAR、HP刀片服務器和VMware軟件組成虛擬化方案）藍圖參考架構方案為用戶展現IT虛擬化參考架構的價值優勢。

虛擬化給傳統 IT帶來的挑戰

數據中心演進過程中，用戶會持續運行在物理、虛擬和云計算的混合環境下。虛擬化技術可以將服務器和存儲資源的利用率從傳統的20%-30%提高到80%以上。但與此同時，虛擬化也增加了應用部署和資源管理的復雜性。中橋2013年6月針對中國455名最終用戶的調查顯示（圖1），提高IT對業務的響應速度（27.3%）被受訪者列為第一大IT挑戰。在這種高度混合的IT環境下，企業IT架構的管理效率直接決定著IT的響應速度。

圖1 企業面臨的IT挑戰（來源：關于數據保護技術部署和趨勢的調查，中橋調研咨詢，2013年6月）

圖2 新應用的部署和系統調優耗時（來源：關于數據保護技術部署和趨勢的調查，中橋調研咨詢，2013年6月）

中橋針對中國用戶的新應用部署和IT系統調優（即IT資源配置和調整，確保IT系統處于運行最佳狀態）的調查進一步量化了導致IT對業務的響應速度慢的因素。調查結果顯示（圖2），采用傳統IT架構，68.2%的受訪者表示架構部署（不包括應用部署和調優）需要3個月以上時間，59%的受訪者聲稱需要3個月以上時間進行應用部署和系統調優。這意味著，在傳統IT架構環境下，超過半數的企業需要6個月以上時間來完成應用部署和IT系統調優。相對于其它企業規模，企業級用戶所占比例更高（69.7%需要3個月以上部署時間，63.3%需要3個月以上調優時間），IT對業務的響應時間制約著業務效率的提升。

總而言之，在虛擬化、云計算、大數據分析和移動互聯的驅動下，數據和信息快速成為企業核心業務資源。傳統IT架構不僅部署和調優耗時長，以應用為核心資源配置和管理效率低下，并且管理復雜，業務穩定性和安全性很難得到保證，更不用談運維成本高。因此，越來越多的用戶考慮對IT架構進行整合，以提高應用部署效率，并簡化系統管理。

評估IT參考架構的因素

在數據中心演進過程中，為了降低IT架構部署的復雜性，提高通過IT創造價值的能力，越來越多的中國用戶選擇IT參考架構。參考架構在加快IT對業務響應速度的同時，提高整個IT架構的彈性和可靠性，滿足各型應用不斷提升的性能需求。中橋分析師認為，評估IT參考架構的主要因素包括：

● 快捷、易用：應用多元化成為企業通過IT提升業務服務能力和競爭力的重要舉措。迅速部署應用，簡化數據中心演進過程中IT架構的管理，是確保企業核心競爭力的關鍵。企業需要的IT參考架構，應該能夠經濟、高效地提升IT對業務的響應速度；根據不同應用SLA需求，動態配置存儲資源，實現按需QoS（服務質量）；同時，通過自動負載均衡，保證在線容量擴展不影響業務運行，且維持應用性能的穩定性。

圖3 3cV公用計算藍圖方案

● 靈活、高效：實現對多個高擴展性的服務層和多協議的支持，無需過度配置資源、增加管理或中斷應用，為所有的工作負載提供穩定的高性能；無需調試或增加額外的設備，可以針對不同的用戶群做安全或高服務級別設定；無需額外的系統或管理及對組件級過分依賴。提供靈活的技術選擇，讓用戶可以根據需求選擇磁盤或全閃存技術，滿足IOPs和低延遲需求。

● 彈性、可靠：對于企業級用戶，可靠性是選擇一級存儲最重要的指標之一。對于一級存儲環境以及虛擬化和云計算環境，存儲的可靠性直接影響到業務連續性和安全性。為了保證業務“永遠在線”，隨時滿足工作負載對性能的需求，企業級用戶開始尋求更可靠的存儲架構和更智能的技術，最大化數據的可用性和可靠性。

● 高性能：虛擬化帶來服務器使用效率的提升，同時又要求存儲提供更高的IO和帶寬，以滿足多個虛擬機對存儲的性能需求。IT參考架構需要存儲能夠自動進行負載均衡，動態分配容量和性能，以滿足突發流量的各種需求；且根據不同數據的不同生命周期來進行存儲資源的分配，盡可能提高存儲資源利用率。

●連續（雙活）：業務連續性對于企業運營至關重要。用戶在評估IT架構的業務連續性時，不僅要考慮利用各種容災技術來降低成本；同時，要確保硬件故障不會影響業務的正常運營。

3cV公用計算藍圖方案

3cV公用計算藍圖方案通過HP 3PAR公用存儲、HP刀片服務器和VMware虛擬化軟件，打造一款靈活、經濟、可靠且管理簡單的虛擬化IT參考架構。3cV公用計算藍圖方案通過預調優，縮短虛擬化應用部署和IT資源調優所需的時間。該方案還可根據客戶需求，進行量身定制，最大程度降低了整個過程所需的時間和管理資源。同時，該方案還實現了系統的集中、統一、透明管理，降低了虛擬化和云計算演進過程的管理復雜性。通過與VMware的數據保護和容災功能整合，提高虛擬化和云計算環境業務連續性和數據安全性。

3cV對于IT管理者的價值

● 快捷、在線擴展：3cV作為得以驗證的參考架構，能夠根據用戶需求量身定制，并進行了預裝機調優，最大限度地提高了虛擬化IT架構的部署效率。所采用的HP 3PAR存儲橫向擴展和刀片服務器的節點計算方式，通過自動負載均衡保證容量、性能的在線擴展而不影響業務運營。同時虛擬機組配置功能，大幅度簡化了虛擬機存儲配置復雜度。

● 集中、統一、透明管理：3cV通過與VMware的各種管理功能緊密整合，提高了虛擬化部署的管理和運維效率，加快了IT服務交付。

● 高性能、業務連續：3cV中3PAR獨有的主動網格控制器技術結合一致性緩存，通過子邏輯單元寬條帶化，避免了熱點數據可能帶來的性能瓶頸。此外，數據和信息的分流還保證了混合負載的性能。3PAR全閃存技術為高IOPs提供高效技術選擇。此外，3PAR Peer架構還可以實現虛擬卷跨不同存儲甚至于不同站點的遷移，保證硬件故障不影響業務連續性。3cV方案采用高冗余架構，保證業務連續。通過與VMware業務連續性和數據保護功能緊密整合，結合其自動精簡，iSCSI復制，主機卸載功能，3PAR大大降低虛擬化業務連續性對存儲和網絡資源需求。

3cV對業務管理者的價值

● 業務對市場的快速響應：3cV通過大幅度提高虛擬化應用部署和管理效率，加快了業務對市場響應速度。

● 業務處理能力和連續性：3cV參考架構通過HP 3PAR服務器革新的全網格架構、子邏輯單元寬條帶化，提供了彈性、高效、靈活的存儲，很好地滿足了各種OLTP和OLAP的性能需求；通過增加控制器節點，優化業務處理能力的同時，保證了高虛擬機密度環境下，生產應用性能的穩定性；同時，故障切換功能保證了企業業務的連續性。

● 業務可拓展空間：如何能增加產品和服務種類，快速捕捉新興市場空間，通過優化用戶體驗提高優質資源持有率，是企業得以發展的根基。3cV不僅提高應用部署速度，同時讓用戶通過節點方式快速在線擴展；自動化負載均衡保證了擴展過程不影響業務運行。同時，通過聯合存儲架構，跨不同HP 3PAR設備實現負載均衡，保證業務拓展所需要的IT資源和應用性能。

3cV參考架構技術淺析

3cV快速部署和簡單管理

在虛擬環境下，存儲的部署速度和管理的簡易性是關鍵。3cV解決方案的組件（3PAR、HP刀片服務器和VM-ware軟件）不僅易于安裝，配置和管理也非常輕松。在實驗室測試中，測試人員使用直觀、簡單的工具和流程，僅僅在一個多小時內便安裝、配置完畢，并準備運行HP刀片服務器和虛擬機。HP 3PAR管理控制臺僅需采取少量的操作，則可享受完整的功能和系統管理。有了3cV，各企業均可將傳統IT架構需要幾個月時間才能完成的虛擬化IT架構部署，降低到以周或天來計算。不僅大幅降低管理的復雜程度和成本，同時提高了IT對業務的響應速度和支撐能力。

與VMware集中統一管理

3cV通過與VMware的各種管理功能緊密整合，提高了虛擬化部署的管理和運維效率。

● VMware VAAI整合：HP 3PAR管理軟件插件讓用戶可以通過VMware VAAI實現集中統一管理，使管理員可以清楚了解存儲資源以及各個虛擬機的位置，還有各個存儲卷的QoS特性。通過VAAI管理界面整合，HP 3PAR在提高虛擬化存儲資源共享的同時，確保應用和數據的安全設定。HP 3PAR的“零檢測”自動精簡技術，讓用戶在使用VAAI的Fast Copy功能的同時，結合HP 3PAR持續精簡技術，大幅度降低I/O和存儲容量需求。

●VMware VASA簡化3cV部署管理：通過與VMware API（VASA）整合，HP 3PAR用戶可以透明監控、管理如下信息：包括存儲運行狀況、配置、容量和精簡配置，磁盤陣列功能特性（如快照、重復數據刪除、復制狀態、RAID級別以及精簡配置還是厚配置），以及狀態（運行狀況、故障排除等）；以及在創建虛擬機時根據底層磁盤的容量、性能和功能等來進行存儲資源選擇。

●與VMware恢復管理器（Recovery Manager）整合：HP 3PAR采用的后臺存儲系統的快照能力，可以創建上百個VMware基于存儲的快照，以用于快速的在線恢復，從而消除了對服務器物理資源的爭用。同時，用戶為每個虛擬拷貝設定不同保持周期，滿足不同數據和應用的個性化需求。此外，HP 3PAR VMware恢復管理器可以與VM-ware的快照技術結合，充分利用VM-ware快照將內存數據先寫入硬盤的特點，再觸發HP 3PAR的快照，這樣確保了VM數據在HP 3PAR快照產生后的數據一致性。

3cV確保各種應用的虛擬化性能

●高OLTP性能：企業級數據中心和云計算環境下，虛擬機數量通常以千計算，且常常多用戶和大量不同應用并發進行，這就對應用性能提出了苛刻的要求，尤其是一層應用的OLTP性能。傳統存儲環境下，一般是一條訪問路徑，或者在A-A模式下有兩條訪問路徑，這就限制了整個系統對并行訪問的處理能力。HP 3PAR公用存儲控制器采用獨特的全網狀架構，多個控制器以網狀方式連接，所有工作負載動態分布在所有的磁盤、節點、通道、緩存和端口上，每個邏輯卷都可以通過任何一個控制器來訪問。這樣，整個系統就可以有多個訪問路徑同時工作，以確保并發訪問的高性能，滿足企業級數據中心和云計算環境多個并行應用的存儲性能需求。同時，HP 3PAR全閃存方案讓用戶結合全網格架構和全閃存滿足對IOPs和低延遲要求苛刻的應用環境的需求。

●高混合負載性能：存儲在虛擬化下的混合負載性能也很關鍵。傳統存儲環境下，存儲控制器需要同時負載控制通路和數據通路，這往往會導致存儲資源的爭用，從而帶來性能波動或下降。而3cV采用的HP 3PAR存儲系統，控制信息由控制器CPU來處理，數據部分由專用的ASIC來處理，這避免了傳統存儲的資源爭用導致的性能不穩定，提高了控制器的處理能力，滿足了企業級數據中心和云計算用戶對性能的苛刻需求。并且，HP 3PAR ASIC能夠同時支持IO密集型應用和高帶寬應用，從而保證了混合負載的高性能。

●無熱點性能問題：傳統存儲的RAID通常是以單個磁盤為粒度來建立，RAID被限制在有限的幾個磁盤上，不能充分發揮每個磁盤的所有資源。當主機對一個較小的卷進行密集訪問時，只能訪問到有限的幾個磁盤，這就造成磁盤訪問瓶頸，導致磁盤熱點。而HP 3PAR陣列采用三級虛擬映射機制，將物理磁盤映射為條塊（chunklet），條塊映射為邏輯磁盤，構成RAID，邏輯磁盤映射為虛擬卷。這種三級虛擬映射可以把訪問數據均勻地分布在系統所有的資源上，以充分利用細粒度的虛擬化功能并提供超高性能。同時，可以動態地調整系統資源，以應對突發流量的要求。

●3cV優化資源利用率：HP 3PAR基于ASIC的精簡技術包括精簡配置、精簡轉換和精簡持續，可以實現3種不同的精簡功能，以完全自動化的方式實現容量精簡，同時結合HP 3PAR精簡感知技術對ILM過程中的其它應用精簡（如復制、Full-Copy、Virtual Copy），并持續保持精簡狀態，最大限度地降低閑置空間的存儲容量消耗。HP 3PAR的“零檢測”功能能夠確保只有實際寫入的數據會占用存儲容量，從而提高了存儲資源利用率。與其它精簡技術不同的是，HP 3PAR還具有強大的存儲容量回收功能。HP 3PAR內置的精簡引擎不僅可以回收已部署的閑置存儲空間，還可以對虛擬機退役后的空間進行回收，從而提高了虛擬機生命周期的存儲資源利用率。

●高可用和高連續性：HP 3PAR通過全冗余架構，結合熱插拔、快速恢復、一致性緩存和自動旁路控制，以及HP 3PAR Peer Motion架構，保證了系統的高可用性，且任意控制器節點故障、硬盤故障和站點故障，可以進行故障切換而不影響正常業務運營，確保了業務的連續性。HP 3PAR Peer Motion還可以讓用戶實現存儲卷跨設備，跨數據中心甚至于跨地域的在線遷移，從而確保了數據的高可用性。

小結

在信息化時代，提升IT對業務的支撐能力是保持業務核心競爭力的關鍵。3cV公用計算藍圖方案是一款經過驗證的靈活、經濟、可靠且管理簡單的虛擬化IT參考架構，客戶能夠按照自身的需求來進行部署，最大限度地降低了從方案選擇、配置，到調優整個過程的復雜性。3cV讓傳統的應用架構部署的3到6個月，降低到一周或天機算。此外，用戶通過3cV實現了系統的集中、透明和統一管理，降低了虛擬化和云計算演進過程中，系統運維和管理的復雜性。結合著3PAR的適應性優化軟件，3cV讓用戶可以為業務關鍵型應用設定服務水平質量（QoS）級別，保證業務關鍵型負載資源優先級，確保用戶從虛擬化到云計算演進過程，業務關鍵應用性能的穩定性和安全性。