數據存儲與綠色節能

隨著IT信息化和移動互聯網的飛速發展，電信行業數據中心的設備數量大幅增加，由此帶來了能耗和制冷成本的大幅增加。同時，伴隨著國內房地產的快速發展，機房空間已經成為IT機房成本的重要支出。所以，如何合理平衡數據中心性能、能耗和空間，是未來國內數據中心能否更快、更好發展的基礎。據IDC的一項調查顯示（如右圖1），能耗、空間問題已經成為我國目前數據中心管理的頭號難題。

在這種背景下，以“節能、環保、高效、經濟”為核心價值的綠色浪潮正席卷整個IT產業。綠色IT已成為符合社會進步與環境保護要求、滿足經濟可持續性發展目標的新產業，綠色存儲則是引領IT產業下一代革命的創新驅動力。據調查，IT產品能源消耗以每年8%～10%的速度增長。2007年IT產品耗電總量約為500億度，IT因耗電而排放的二氧化碳已達到4000萬噸！數據資源中心能耗則占IT能耗的40%，而存儲設備約占數據資源中心電力消耗的37%～40%。因此，如何通過使用綠色節能的存儲系統，在滿足整個數據中心數據服務需求的基礎上，盡可能地降低能耗，逐漸成為數據中心的重要議題。

合理選擇存儲介質

對于數據中心的存儲系統，主要有三類。磁盤存儲（虛擬磁帶庫被認為是磁盤存儲的一種）、磁帶存儲和閃存陣列。其中磁帶存儲技術的發展時間最長，目前已經發展到LTO-6代，單盤讀寫性能（未壓縮）可以達到160MB/s。磁盤存儲近年來也得到了快速發展，目前各主流存儲廠商的高端磁盤存儲產品的最大可擴展容量已經超過PB級，最高性能也早已超過40萬IOPS。而閃存陣列則是近幾年興起的新技術，其特點是密度高、容量大、速度快，單一機柜空間容量可以超過1PB，性能超過2200萬IOPS，而功耗卻不到13KW。

當前數據中心應用的存儲介質，按照延遲的快慢可以分為閃存、高性能磁盤、高容量磁盤以及磁帶。但是，它們之間的能耗和占地卻差別巨大。如表1，性能最高的為內存，性能最低的則是磁帶。但從能耗上來比較，按照同等性能來計算，最低的則是磁帶，最高的為磁盤。同樣，在考慮同等容量的占地成本時，磁帶最省空間，高性能磁盤占空間最大。

接下來看兩個具體的例子。一個是按照同等容量分別配置高速磁盤、低速磁盤、SSD以及磁帶。（數據對比參見表2）另一個則是按照同等IOPS來配置三種磁盤。（數據對比參見表3）

通過以上兩表分析可以看出，不同的介質在使用時，其價格、延遲、功耗和占地上有很大的區別。那么，如何在實際應用中，在不同應用場景下，合理地使用不同的介質，最終達到綠色節能的目的，將是未來我們進行項目采購時需要考慮的問題之一。

選擇低能耗存儲設備

除了介質對節能減排具有重要影響之外，不同的存儲產品設計本身也有比較大的差異。表4列出了兩個國際知名存儲廠商的最高端存儲的相應機房環境需求。

從表中我們可以看到，在與綠色節能有關的四項指標中，兩個存儲廠商的存儲產品參數均有超過50%的差異。當然，折沒有考慮具體產品的價格和性能因素，但在不同生產環境的使用時，在選擇過程中如何更加合理地選擇存儲設備，來實現節能減排，也是需要認真考量的問題。

一個先進的存儲虛擬化系統，能夠對完全不同的異構存儲資源進行集中控制和管理，從而提高業務應用的可用性和資源的利用率。其目的是對IT架構中的存儲資源進行管理，確保它們能夠被企業快速、有效、實時加以利用并降低企業管理成本。

一個先進的存儲虛擬化系統應具備以下特性。

1. 簡單高效的存儲架構

可以將不同廠商存儲系統的容量集中到一個存儲池中，以便進行集中管理。

消除磁盤系統之間的界限，將存儲設備作為一項資源而不是一臺設備獨立設備進行管理，從而滿足業務需求。并能根據可用的所有存儲資源來制定業務流程目標，而不是由存儲資源來決定企業能夠實現哪些目標。

通過將存儲區域網絡（SAN）內的多個磁盤系統容量集中起來，能夠讓存儲管理員超越SAN存儲設備傳統的“孤島”，以更好的方式對存儲設備進行部署，更好地滿足主機應用的需求，并能通過自動精簡功能，根據主機實際需要去提供存儲空間，避免由于業務部門對存儲資源預測的不準確，造成對存儲資源的浪費。

2. 透明穩定的資源池

由于將存儲設備的物理特性對主機系統進行隱藏，因此，虛擬化設備可以使主機應用不受存儲池物理變化的影響。通過此功能，當對存儲架構進行更改時，能夠讓應用繼續運行而不會發生中斷，從而幫助企業提高應用對客戶的可用性。

通過動態數據遷移功能來提高應用的可用性。此功能可以在不影響應用對數據訪問的前提下將數據從一個存儲系統遷移至另一個系統，可以幫助管理員在不影響應用對客戶可用性的同時對存儲容量進行重新分配和擴展。例如，在對系統負荷進行均衡而將舊的存儲設備更換為新的存儲設備時，或者實施分層存儲架構時，可利用數據遷移功能。

新的虛擬磁盤鏡像功能可以將虛擬磁盤的兩個拷貝存儲在不同的存儲系統上。當磁盤陣列或磁盤系統出現故障，或者由于需要維護而發生中斷時，此功能可以幫助提高應用的可用性，自動使用仍然可用的拷貝。

3. 豐富先進的軟件功能

采用分層存儲對控制存儲成本來說是一個很重要的策略，可根據不同業務需求采用成本和性能都各不相同的存儲。然而，直到現在，不同類型存儲（即便來自同一個供應商）之間的管理和功能上的差異使得實施分層存儲操作起來非常復雜，而且部署范圍有限。

先進的軟件能夠讓實施分層存儲變得更加簡單。因為它能在所有存儲層之間保持一致的管理和功能，并且在不會對應用造成中斷的同時將數據在各層之間進行移動。

對許多常規SAN磁盤陣列來說，復制操作僅限于系統內部或同類系統之間。然而虛擬化設備控制器需要讓管理員在不同供應商提供的多個存儲系統之間采用先進的基于網絡的復制服務（例如FlashCopy功能）。此功能可以幫助簡化存儲環境，降低存儲總成本。

虛擬化設備復制服務可以根據數據價值的高低采用不同成本的存儲設備。比如說，盡管生產數據可以存儲在企業級存儲設備上，然而可以通過FlashCopy功能創建的備份拷貝存儲在成本較低的存儲設備上。

類似地，保持業務連續性的常規方法在很大程度上需要采用與生產和恢復地點相同的存儲設備，進而需要虛擬化設備可以在每個地點支持不同的存儲設備，從而幫助企業在制定災難恢復戰略時降低成本。

支持各種復制服務，無論采用何種類型的存儲，都能以一致的方式進行工作。FlashCopy功能幾乎能夠對活動數據創建“瞬時”拷貝，用于備份或者并行處理任務。

支持增量FlashCopy操作，只拷貝自上次使用FlashCopy功能以來，源虛擬磁盤或目標虛擬磁盤中變化的數據。這些功能可以用來幫助企業根據生產數據對測試環境進行維護和更新。

同步復制和異步復制功能，可在不同地點的系統之間工作，創建數據拷貝，以供數據中心發生災難時使用。

綜上所述，通過從組件、設備，到系統和基礎架構，通盤考慮綠色節能，就能逐漸邁向綠色數據中心，幫助數據中心降低投資（CAPEX）和運營成本（OPEX），進而提高企業競爭力。