關(guān)于存儲智能化運維研究及應用

黃鑫+謝銘+張永華

摘 要：隨著廣西電網(wǎng)有限責任公司（以下簡稱公司）資產(chǎn)規(guī)模的擴大，公司對存儲管理提出了更高的要求。公司明確提出要“按照‘統(tǒng)一管理、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設四個統(tǒng)一的要求，建立健全信息化三大標準體系，重點推進核心業(yè)務系統(tǒng)和企業(yè)級數(shù)據(jù)中心建設”。同時公司數(shù)據(jù)中心的日益完善與拓展，多品牌多系列的存儲設備增加了管理的復雜性和運維風險，現(xiàn)有存儲管理模式將難以滿足公司業(yè)務增長和一體化系統(tǒng)項目建設需求。為了提高企業(yè)級數(shù)據(jù)中心的管理水平，完善數(shù)據(jù)存儲的管理模式，運用專業(yè)化、一體化、標準化、信息化的技術(shù)手段，實現(xiàn)集約、規(guī)范、高效的存儲管理模式，使得存儲運維管理實現(xiàn)自動化、智能化運維勢在必行。

關(guān)鍵詞：存儲智能化；軟件定義存儲；自動化配置

通過企業(yè)管理信息系統(tǒng)存儲智能化運維研究，提出一套高效、穩(wěn)定、可靠的存儲智能化運維方案及應用手段，以解決存儲運維工作耗時高、效率低、配置不規(guī)范不正確等問題，為存儲管理工作提供有效的支撐。

本項目達到的目標如下：（1）統(tǒng)一管理異構(gòu)物理存儲，降低操作和管理的復雜度和風險性。（2）按服務級別要求分配存儲資源，不浪費及錯配資源。（3）建立一站式服務門戶，有利于統(tǒng)一控制、添加和調(diào)配資源。（4）統(tǒng)一監(jiān)控存儲資源的事件，方便及時發(fā)現(xiàn)問題。（5）簡化交付和使用，縮減資源分配耗時，提升工作效率。

1 系統(tǒng)管理現(xiàn)狀及問題

近年來，廣西電網(wǎng)有限責任公司數(shù)據(jù)中心已陸續(xù)上線了多品牌多系列的企業(yè)級存儲系統(tǒng)，為公司的多個關(guān)鍵業(yè)務提供了底層數(shù)據(jù)存儲支撐，包括高端的EMC Symmetrix VMAX、HDS HUSVM、DMX-950，中端存儲VNX-5500、CX500、CX4-480等。同時，通過部署EMC VPLEX存儲虛擬化引擎，實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)的高可用性，可屏蔽單個存儲設備的失效或故障。

設備品牌類型的數(shù)量也與日俱增，存儲系統(tǒng)管理的復雜性已呈現(xiàn)指數(shù)級增長的趨勢，存儲管理人員的工作壓力已接近飽和，而且人手工記錄、協(xié)調(diào)、配置等操作較為容易因為數(shù)量和工作負荷出現(xiàn)失誤，有可能對系統(tǒng)數(shù)據(jù)尤其是關(guān)鍵系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全造成影響。

主要體現(xiàn)的問題集中在以下：（1）存儲服務等級及支撐架構(gòu)與業(yè)務需求不匹配。（2）對于存儲需求提出/資源采購/服務開通/運維管理缺乏規(guī)范化的流程管理。（3）沒有系統(tǒng)、統(tǒng)一的存儲能力（性能、容量、擴展性）規(guī)劃。（4）提供的報表/報告內(nèi)容過度技術(shù)化，對于業(yè)務層面的關(guān)聯(lián)影響分析不足。（5）沒有完整涵蓋企業(yè)應用的生命周期（開發(fā)、測試、生產(chǎn)）。（6）存儲擴容或改造需求頻繁，支持響應困難。（7）使用手工方式或Excel文件記錄基礎架構(gòu)的配置信息，非常難以維護。（8）無法快速準確的定位故障。（9）工具操作繁瑣，難以單一視圖實現(xiàn)易用的IT基礎架構(gòu)整體運維管理。（10）缺乏具有執(zhí)行力的管理流程。（11）對于存儲資源擴容或新增需求的響應周期過長。（12）存儲資源分配不靈活。

因此，通過對存儲智能化運維的研究和應用，逐步建立一套專業(yè)化的存儲服務管理體現(xiàn)勢在必行。

2 存儲智能化運維系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

存儲智能化運維系統(tǒng)的目標是建立完善的存儲服務管理體系，更好的支撐業(yè)務運行。

通過基于軟件的存儲智能化運維系統(tǒng)將網(wǎng)絡中各種不同類型的物理和虛擬存儲設備集合起來協(xié)同工作，對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問功能，并根據(jù)業(yè)務系統(tǒng)的存儲需要，實現(xiàn)存儲資源池的分級設計，提供相應類型的存儲服務。不同類型的存儲設備集合協(xié)同工作的前提是實現(xiàn)對集團存儲的統(tǒng)一管理，通過存儲智能化運維技術(shù)實現(xiàn)異構(gòu)存儲的統(tǒng)一管理。

在存儲智能化運維系統(tǒng)完成實施后，需要實現(xiàn)統(tǒng)一的多數(shù)據(jù)中心環(huán)境下的針對具體應用存儲的配置管理和監(jiān)控功能，由于目標設備的不確定性，整個存儲監(jiān)控管理系統(tǒng)采用插件式的開發(fā)架構(gòu)，后期可以根據(jù)具體的目標設備開發(fā)對應的監(jiān)控與配置管理程序，實現(xiàn)存儲管理引擎的可擴展性。

3 存儲智能化運維系統(tǒng)物理架構(gòu)

存儲智能化運維系統(tǒng)的物理架構(gòu)圖如圖2：

存儲智能化運維系統(tǒng)在整體屬于數(shù)據(jù)中心內(nèi)運維管理平臺，部署于中心運維管理系統(tǒng)相關(guān)的基礎架構(gòu)資源上。

3.1 硬件部署要求（見表1）

3.2 軟件部署要求（見表2）

存儲服務管理平臺存儲空間評估算法：

以性能數(shù)據(jù)量為基準，算法公式

文件系統(tǒng)存儲空間=性能數(shù)據(jù)量*1.2

數(shù)據(jù)庫存儲空間=性能數(shù)據(jù)量*3

（原始數(shù)據(jù)文件+中間格式轉(zhuǎn)換文件+數(shù)據(jù)庫存儲）

總存儲空間=文件系統(tǒng)存儲空間+數(shù)據(jù)庫存儲空間

3.3 客戶端部署要求

IE （6.0 or above）

Flash IE plugin 10 or above

顯示器分辨率： 1024 * 768 above

3.4 網(wǎng)絡平臺及防火墻策略要求

有獨立的固定IP地址并能夠通過網(wǎng)絡訪問所有數(shù)據(jù)中心“SAN管理域”中定義的服務器和存儲管理網(wǎng)絡的權(quán)限。

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)特點

存儲智能化運維系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心的核心內(nèi)容，應該從整體上把握，以滿足不斷增長的應用與性能需求。數(shù)據(jù)中心存儲架構(gòu)的建設應該本著這樣的思路：統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施，堅持開放和標準化的原則，保證整個系統(tǒng)的可靠性和可用性。數(shù)據(jù)中心管理者希望能夠通過建設存儲資源池，有效提高IT資源的利用率，提高滿足業(yè)務需求的IT能力的交付速度，提高數(shù)據(jù)中心各層面的標準化水平和自動化操作水平，從而降低數(shù)據(jù)中心的總體擁有成本，良好的存儲智能化運維系統(tǒng)規(guī)劃應能夠在保持數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)相對穩(wěn)定的前提下在相對長的時間內(nèi)滿足各業(yè)務對IT資源的需求，又能夠合理控制資源池建設投資，提高資源利用水平。

4.1 可用性

一個可運營的存儲智能化運維系統(tǒng)首先需要有較高的可用性。全業(yè)務統(tǒng)一接入存儲智能化運維系統(tǒng)在建設上參考SDP架構(gòu)設計，綜合考慮存儲智能化運維系統(tǒng)的核心功能，進行總體規(guī)劃、設計和實施，系統(tǒng)可有效避免單點故障的發(fā)生，保證用戶業(yè)務訪問成功率。

4.2 可靠性

存儲智能化運維系統(tǒng)支持高可靠性和穩(wěn)定性。具備數(shù)據(jù)備份能力、保護能力、容錯能力、故障分析、恢復能力和系統(tǒng)監(jiān)控等能力。在整個存儲智能化運維系統(tǒng)設計和實現(xiàn)中，所有在線提供業(yè)務的網(wǎng)元均采用1+1或N+1的高可靠性設計。任何一臺服務器出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)的存儲均有冗余而不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失；這些冗余和備份設計對于用戶業(yè)務訪問都是透明，任何硬件或軟件故障不會影響用戶的體驗。

4.3 可擴展性

存儲智能化運維系統(tǒng)具備良好的可擴展能力。包括：

功能可擴展：增加新的功能只需要擴展少量網(wǎng)元，避免對平臺進行大規(guī)模的修改，具有良好的功能可擴展性。

容量可擴展：能夠根據(jù)用戶訪問量的增加，平滑擴展平臺的容量。容量的擴展不影響現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)和業(yè)務開展。

業(yè)務可擴展：根據(jù)業(yè)務的需求支持新的運營模式、計費模式等，能夠根據(jù)用戶需求增加新的增值業(yè)務。平臺以開放的業(yè)務開發(fā)接口和工具，對任何SP、CP開放，業(yè)務擴展不受限制。

4.4 可管理性

存儲智能化運維系統(tǒng)具備良好的可管理性，包括：

存儲智能化運維系統(tǒng)中的核心功能都提供良好的管理界面。

存儲智能化運維系統(tǒng)對內(nèi)部的設備具有良好的可管理性，支持具有角色分級權(quán)限的管理功能。

4.5 可維護性

存儲智能化運維系統(tǒng)易于維護，提供統(tǒng)一的維護界面并能夠通過該界面對遠程設備進行管理和維護：包括實時監(jiān)控、遠程重啟等。平臺易于分析和測試、易于發(fā)現(xiàn)和定位故障，并通過良好的系統(tǒng)設計保證故障的隔離。

4.6 開放性

存儲智能化運維系統(tǒng)遵循當前主流品牌和存儲技術(shù)的規(guī)范，總體技術(shù)體系的延續(xù)性和開放性，為存儲智能化運維系統(tǒng)在全網(wǎng)業(yè)務順利開展提供技術(shù)開放性保障。

提供完全開放的可編程API（例如REST API），通過該API可以實現(xiàn)存儲云平臺的全部功能。

4.7 兼容性

存儲智能化運維系統(tǒng)充分考慮與其他系統(tǒng)對接的兼容性。采用模塊化的系統(tǒng)架構(gòu)，通過相關(guān)接口標準及規(guī)范，分步驟逐步與全網(wǎng)已有平臺進行內(nèi)容、業(yè)務層面的對接。

4.8 靈活性

平臺具有靈活的部署能力，可以根據(jù)用戶量、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、運營模式的不同，選擇從集中式部署，向二級架構(gòu)、三級架構(gòu)的演進式部署。

5 功能目標規(guī)劃

5.1 資產(chǎn)管理

（1）存儲設備資產(chǎn)管控。（2）交換機設備資產(chǎn)管控。（3）主機資產(chǎn)管控。（4）主機-交換機-存儲 3級設備關(guān)聯(lián)。（5）ITIL設備上線、下線流程。

5.2 配置管理

（1）存儲配置管理。（2）交換機配置管理。（3）主機配置管理。（4）邏輯設備配置管理。（5）物理設備配置管理。（6）設備管理信息。

5.3 存儲管控層

（1）存儲智能運維系統(tǒng)的LUN容量監(jiān)控管理。（2）資源池容量監(jiān)控管理。（3）存儲容量監(jiān)控管理。（4）主機容量監(jiān)控管理。（5）容量趨勢預測。

5.4 性能管理

（1）存儲物理、邏輯組件性能監(jiān)控。（2）交換機物理、邏輯組件性能監(jiān)控。（3）性能木桶效應判定。（4）性能優(yōu)化建議。

5.5 事件管理

（1）SNMP Trap 事件實時報警。（2）郵件、短信報警機制。（3）自定義報警條件。（4）階梯報警。

5.6 自動化實現(xiàn)

（1）存儲自動化操作。（2）交換機自動化操作。（3）組合自動化操作（可回滾）。

6 非功能目標規(guī)劃

6.1 便于擴展

該平臺的設計采用平臺與底層硬件設備分離，平臺內(nèi)部采用控制與設備接入分離的方式，使未來擴展很容易實現(xiàn)。平臺只負責管理和調(diào)度，工作負荷很低。在需要擴容時，只需要增加物理設備或者擴展設備接入服務，通過簡單配置就可以完成系統(tǒng)擴容。

6.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)開放、標準

系統(tǒng)各層次均使用開放、標準的技術(shù)架構(gòu)，均有豐富的標準接口與第三方系統(tǒng)進行對接，如REST API。

6.3 性能上穩(wěn)定、可靠、高效

整個平臺采用多節(jié)點集群式架構(gòu)，各個節(jié)點之間可以進行故障切換和負載均衡。此外整個平臺部署在虛擬化環(huán)境下，可以利用虛擬化平臺自身的高可用技術(shù)，進一步加固平臺的可靠性，能夠保證大量用戶請求的并發(fā)處理，同時保證7*24*365不間斷高效運轉(zhuǎn)。

7 系統(tǒng)效能

7.1 統(tǒng)一管理

存儲智能運維系統(tǒng)幫助建立應用與基礎架構(gòu)的關(guān)聯(lián)（統(tǒng)一管理），根據(jù)采集到的信息自動生成拓撲。

（1）以應用為主線，端到端展現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)系。（2）自動更新數(shù)據(jù)。（3）不同類型設備自動更新圖標。（4）單一界面展示所有設備。（5）二級拓撲展示更多細節(jié)。（6）數(shù)據(jù)鉆取展現(xiàn)設備內(nèi)部部件級信息。（7）實時更新。（8）自動更新圖標。

收益：（1）圖形化界面，核心信息一目了然。（2）簡化管理，改善運營效率，減少培訓工作。（3）適合日常使用習慣的單一界面。

7.2 合理規(guī)劃、智能預警

存儲智能運維系統(tǒng)將存儲資源進行池化和自動化，消除了傳統(tǒng)的煙筒式架構(gòu)，可以實現(xiàn)不同業(yè)務系統(tǒng)之間的存儲資源的共享、按需的存儲資源供給和資源的回收再利用。

（1）直觀的容量信息。（2）圖形化的方式展示設備容量使用信息。（3）容量現(xiàn)狀直觀展現(xiàn)。（4）基于歷史數(shù)據(jù)的性能分析與預測。

收益：（1）容量直觀的現(xiàn)狀分析，優(yōu)化現(xiàn)存資源，簡化整合，簡化計劃。（2）容量趨勢分析，預防容量短缺的發(fā)生。（3）提高管理精確度，加快存儲資源部署和分配。

7.3 深入分析存儲性能

存儲智能運維系統(tǒng)可以實現(xiàn)存儲資源的可視性，通過該功能可以了解所存儲的性能和可用性對應用的影響情況，通過的應用到存儲端到端管理（應用到服務器到存儲）來保證存儲所提供的服務質(zhì)量。

（1）將性能信息與配置信息相關(guān)聯(lián)。（2）集中展現(xiàn)性能信息。（3）深入的部件級性能數(shù)據(jù)采集。（4）快速發(fā)現(xiàn)性能瓶頸。（5）支持閥值和基線管理。

收益：（1）準確識別性能問題根源和性能瓶頸。（2）獲取改善建議，提高IT服務水平。

7.4 全面監(jiān)控 簡單主動

創(chuàng)新的告警拓撲：（1）將告警信息與配置信息相關(guān)聯(lián)。（2）自定義展現(xiàn)的告警種類和級別。（3）快速定位故障部件。（4）與數(shù)據(jù)中心級的管理工具的集成。

收益：（1）統(tǒng)一監(jiān)控，改善運營效率，確保數(shù)據(jù)和應用的可用性。（2）改善告警信息實時性和告警處理效率。（3）結(jié)合拓撲展現(xiàn)，快速定位故障。

7.5 快速資源交付

通過存儲智能運維系統(tǒng)的建設，為業(yè)務部門提供了一個存儲云服務門戶，通過該門戶，業(yè)務部門可以根據(jù)自己業(yè)務需求，應用架構(gòu)需求，自助式的選擇自己需要的不同層次、不同類型的存儲云服務，并快速的、安全的、自動化的獲得，每個用戶的存儲資源在邏輯上進行分離，并有充分的安全保證。在該平臺中，可以為不同的租戶，針對不同級別的存儲服務，設定限額，同時可以通過標準的審批流程，來保證整個自服務過程的可控性。

穩(wěn)定的自動化業(yè)務：（1）自動化業(yè)務操作。（2）事務性自動化服務。（3）簡單、快速。

收益：（1）快速實現(xiàn)存儲資源供應，極大提高效率。（2）避免人工操作失誤，保障數(shù)據(jù)完整性。

7.6 存儲資源分級

存儲資源分級建設的核心思想是根據(jù)業(yè)務發(fā)展需求提前規(guī)劃，采購并部署所需資源和能力，并通過各種存儲智能運維系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)資源和能力的池化，再在實際業(yè)務需求到來時將池化的資源按需分配給業(yè)務使用，因此，存儲智能運維系統(tǒng)規(guī)劃既應考慮如何合理的滿足業(yè)務的需求，也應考慮如何合理進行后臺資源池建設。

7.7 自動化

隨著整個行業(yè)穩(wěn)步向按需型、基于云的基礎架構(gòu)挺進，企業(yè)就需要提供能夠更快訪問不斷擴大的存儲池的技術(shù)，因此壓力也不斷加大。對IT存儲管理者來說，自動化將成為存亡的關(guān)鍵。

數(shù)據(jù)存儲的市場復雜性失控，簡潔性和可視化將變得尤為重要，可以說，未來數(shù)據(jù)中心將由更簡單的快捷鍵的操作組成。存儲流程不僅必須自動化，還有增加感知的能力，并且能夠?qū)?shù)據(jù)放置和遷移與數(shù)據(jù)源、類型、用戶或企業(yè)用戶群以及業(yè)務流程管理連接在一起。一切都是自動處理的，包括自動化到云中。

通過自動化的流程，可以降低設備成本和人員成本，大大降低預算。

8 結(jié)束語

存儲智能化運維系統(tǒng)的應用使得廣西電網(wǎng)有限責任公司存儲系統(tǒng)的運維管理發(fā)生了革命性的突破。它將現(xiàn)有的異構(gòu)物理存儲轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵蔚摹⒖蓴U展的開放式虛擬存儲平臺，實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、合理規(guī)劃、智能預警、性能分析、主動監(jiān)控、快速交付、資源分級和流程自動化，為存儲管理工作提供有效的支撐，滿足更多電網(wǎng)未來存儲設備管理的需要。

參考文獻

[1]薩曼達（Somasundaram G.），希瓦史塔瓦（Shrivastava A.）.信息存儲與管理：數(shù)字信息的存儲、管理和保護[M].第2版.馬衡，趙甲譯.北京：人民郵電出版社，2013.

[2]王叢，Kim Wang.軟件定義存儲ViPR[J].電腦與電信，2013（9）：11-12.

[3]葉毓睿，雷迎春，李炫輝，等.軟件定義存儲：原理、實踐與生態(tài)[M].出版社：機械工業(yè)出版社.