联想凌拓:使用虚拟化技术可提高IT效率

作者:娄辛研 发布时间:2020-11-24
浏览次数:

本文要点一览


▶ 虚拟化技术助力医院信息化建设增效节支

▶ 存储QoS技术实现存储精细化管理

▶使用NFS协议承载虚拟机提升管理效率

▶ 重复数据删除技术提高存储投资回报率


20世纪60年代末,IBM在大型机上开发了一套被称作虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor)的软件,该软件作为计算机硬件层上面的一层软件抽象层,将计算机硬件虚拟分割成一个或多个虚拟机,并提供多用户对大型计算机的同时交互访问。


VMware公司在2001年发布的服务器虚拟化产品,将虚拟化技术引入x86平台。2006年,Intel在CPU上提供了硬件辅助虚拟化技术,解决了虚拟化技术在性能上短板。之后,虚拟化技术开始为越来越多的企业采用,VMware也逐渐成为企业虚拟化市场最大的厂商。


虚拟化技术助力医院信息化建设增效节支



虚拟化技术对医院信息化建设带来的最大改变,就是降低了运维复杂度,提高了运维效率。


联想凌拓的母公司NetApp与VMware的合作始于2001年,并于2007年成为VMware全球战略技术合作伙伴。事实上,NetApp是VMware的20家全球战略技术合作伙伴中唯一的专业存储厂商。


(VMware全球战略技术合作伙伴列表:https://www.vmware.com/cn/partners/strategic-technology-partners.html)



此外,双方的密切合作同样获得了第三方机构的认可。在2017年和2019年Gartner发布的《存储关键能力报告》中,NetApp曾连续两次在服务器虚拟化和桌面虚拟化业务场景下蝉联第一。



这些都源自NetApp研发的诸多创新技术,而联想凌拓也将这一创新的基因延续到自己的产品和技术中。作为由联想与NetApp在中国共同注册成立的智能数据管理解决方案及服务供应商,联想凌拓以中国客户需求为导向,凭借领先的技术基因,结合本地化人才优势、研发创新实力、业务覆盖和服务网络,致力于不断推出领先的智能化数据管理技术,帮助中国客户释放数据的惊人潜力,全面打造现代化IT架构,加速企业实现数字化转型。


值得一提的是联想凌拓的“三个核心优势”之一,就是将NetApp的Data Fabric战略在中国市场迅速落地,将先进的IT技术和产品,以更恰当的方式,服务于本土用户,以便帮助中国用户更好地提升虚拟化平台的运维效率。


譬如批量快速部署虚拟机。


基于虚拟化平台封装的技术特性,IT管理员能够利用封装好的虚拟机模板,批量克隆虚拟机,满足诸如基础操作系统环境构建、VDI桌面虚拟化、互联网医院无状态Web服务器虚拟机发布等业务需求。


早在2008年的VMwareVMworld大会上,NetApp就与VMware一起使用一台配置了少量机械硬盘的FAS存储,进行了15分钟部署5440个虚拟机,30分钟启动5440个虚拟机的技术展示。



这个技术展示中,使用了NetApp研发的主存储重复数据删除技术、基于卷/LUN/文件的存储虚拟克隆技术、存储控制器内板载二级缓存技术。


而且,这个技术展示的所有操作都是在VMware vCenter管理界面上集成的VSC插件中完成,管理员无需进入存储管理界面。



存储QoS技术实现存储精细化管理



存储 QoS技术的创新之处在于,能够以卷级、甚至单个虚拟机的粒度,设置存储IOPS 性能和吞吐量性能的上限和下限。


在虚拟化系统的架构设计中,为了实现高可用性,需要将虚拟机存储在共享存储中,这些虚拟机必须共用共享存储的性能资源和容量资源。


通过设置存储性能上限,管理员能够有效的预防“坏邻居效应”:即避免某个虚拟机的突发的性能需求,过渡占用存储性能资源,以至于影响到关键业务虚拟机的性能。


通过设置存储性能下限,管理员能够为关键业务虚拟机预留存储性能资源,确保这些虚拟机始终拥有足够的存储性能保障。



应用存储QoS技术之后,管理员对于存储的管理从以往基于个人经验的模糊管理,转变为基于既有存储资源的规划性管理,管理效率更高。


使用NFS协议承载虚拟机提升管理效率



除了提高管理效率之外,NetApp还利用其在NFS高性能NAS存储卷上部署虚拟机的技术,简化IT基础架构,降低运维复杂度。


VMware从2003年开始提供NFS存储协议的支持。在2020年4月2日发布的VMwarevSphere 7.0《vSphere存储》的技术手册中,VMware列明了几种不同的存储协议在vSphere上的功能差异,NFS仅有RDM裸设备映射和虚拟机集群这两种功能无法支持,而这两个功能从技术原理上来说,也必须要使用FCSAN或IPSAN这样的块存储设备。



从《存储支持的vSphere功能》表格的对比分析中可以发现,在对vSphere功能的支持上:


NFS + iSCSI = FCSAN


即:在vSphere功能的支持上,基于以太网技术的NFS和iSCSI两种存储协议互相配合已经完全等同于FCSAN存储协议。这为通过使用以太网协议取代FC协议来简化数据中心物理网络的基础架构提供了理论依据。


在性能方面,无可否认,昂贵的FCSAN依然是单套传统存储极致性能的制高点——贵有所值。


然而,FC、iSCSI、NFS存储协议之间的性能差距,真的很大么?


VMware在2009年发布的《Comparison of Storage Protocol Performancein VMware vSphere™ 4》白皮书,对比了4GbFC、1Gb iSCSI、1Gb NFS存储协议的性能差异。




非常有意思的是,在1KB数据块读写性能测试中,存储带宽优势受到抑制,这时FC存储协议的性能虽然最好,但与NFS、iSCSI协议的性能差距不大。随着测试数据块不断变大,4GbFC的带宽优势逐渐明显。但是,如果将NFS和iSCSI的测试数据放大4倍,三种存储协议之间的性能差距,就又变得十分有限了。


随着诸如DCBx数据中心桥接这样的万兆无损以太网技术的发展,FCSAN、iSCSI、NFS三种存储协议之间的性能差距已经越来越小。尤其是在部署了SSD全闪存存储的情况下,存储性能在很多时候已经过剩,关注不同存储协议对于IT基础架构和运维复杂度的影响将更有价值。


在虚拟化平台上,使用NFS协议承载虚拟机的第一个收益就是IT基础架构的简化。数据中心无需采购和部署FCSAN交换机和FCHBA卡,同时也无需处理复杂的光纤通道、WWN、Zone、FC交换机间链路等技术问题,其仅需保留和运维必需的以太网基础架构即可。


同时,使用NFS协议承载虚拟机的另一个收益就是能够帮助医院更好的降低虚拟化平台的采购成本和运维成本。因为其对于运维人员的要求也更低——运维人员只需懂得网络协议和网络交换机的运维技术即可。


此外,在虚拟化平台上,NFS存储协议还提供了更高的管理灵活度,包括开放的访问方式、NFS数据卷容量在线的扩大和缩小、更大的数据卷容量,以及更大的虚拟机规模支持。


下方的图片展示了某企业在一个NFS数据卷上承载1101个虚拟机,前端连接95台服务器。而这是FCSAN或iSCSI在单个LUN上难以企及的规模,因为SAN存储在单个LUN上承载的虚拟机数量是有限的。


单个LUN上承载的虚拟机数量过多,会由于存储队列深度太大引发SCSI阻塞,使得存储性能下降,甚至会导致前端主机无法访问存储LUN。这使得前端主机数量越多,SAN存储在单个LUN上能够达到的吞吐量性能越低。



重复数据删除技术提高存储投资回报率



此外,这张图片还展示了NetApp另外一项非常强悍的技术——重复数据删除技术。1101台虚拟机的制备空间为254.55TB,但是在重复数据删除技术的帮助下,实际存储占用的物理空间只有22.03TB,存储效率比高达11.6:1。


NetApp于2007年发布了全球首例主存储重复数据删除技术。其能够仅使用少量的存储控制器资源,就可实现高技术难度的基于机械硬盘的后处理重复数据删除技术。目前,它是唯一能够同时提供在线和后处理重复数据删除技术以及在线和后处理数据压缩技术的厂商。



凭借独到的技术领先优势,NetApp在2008年VMwareVMworld大会上推出了2:1的存储效率保障计划,并且于2016年推出全球首个全闪存存储效率保障计划。


NetApp承诺:在NetApp全闪存存储上,无需任何额外的测试和验证,且不含存储快照技术和精简配置技术节省的空间,针对可以去重压缩的写入存数据,直接承诺3:1的存储效率比。


如果无法达成上述承诺,NetApp将为用户提供原厂工程师的存储优化服务;如果还是无法达成承诺的存储效率容量,其会免费为用户补足缺少的SSD容量。


类似的技术还有很多。


譬如拥有20年历史的SnapCenter企业级备份软件,针对海量虚拟机,提供秒级备份、秒级还原、一小时一次全备份的功能。当然,这就是下一个话题了。



目前,NetApp品牌的全线产品和解决方案都由联想凌拓提供。


(本文作者为联想凌拓资深技术顾问)


点击阅读原文,了解联想凌拓医疗行业解决方案