施澤全

【摘要】 高校大量數(shù)字資源的建設致存儲系統(tǒng)越來越龐大，漸漸形成存儲系統(tǒng)孤島或不同系統(tǒng)存儲余量的極度不均衡現(xiàn)象。通過IBM SVC建立虛擬存儲系統(tǒng)，將充分利用現(xiàn)有的不同品牌的存儲系統(tǒng)資源，并實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)的動態(tài)擴展，對現(xiàn)有數(shù)字校園升級改造有較強的現(xiàn)實意義。

【關鍵詞】 數(shù)據(jù)中心 異構存儲 數(shù)字資源 虛擬存儲

引言

隨著高校數(shù)字校園應用平臺覆蓋面越來越寬，數(shù)據(jù)量也越來越大，使高校數(shù)據(jù)中心不得不面對存儲系統(tǒng)需要經(jīng)常擴容的問題。以下畫面可能是數(shù)據(jù)中心管理者經(jīng)常面對的場景：需要新增一門或多門教學資源庫，又需要額外申請資源庫建設服務器和存儲建設經(jīng)費；而新購置的存儲系統(tǒng)與原有系統(tǒng)并非同一品牌，甚至與服務器品牌也不一致，致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低……。這些信息表明，數(shù)據(jù)中心存儲如何滿足呈指數(shù)增長的數(shù)據(jù)管理的需要、如何實現(xiàn)不同存儲平臺之間的數(shù)據(jù)共享成為數(shù)據(jù)中心亟待解決的問題。

一、當前高校數(shù)據(jù)中心存儲問題分析

高校的數(shù)據(jù)中心存儲設備通常是根據(jù)業(yè)務系統(tǒng)的需要分批次進行建設，并在購置應用系統(tǒng)時購置相應的存儲設備，從而形成了一套業(yè)務系統(tǒng)一套存儲的現(xiàn)狀。但在實際應用中，從存儲的性能分析和有效利用上來講，這種一套業(yè)務一套存儲的方式造成了極大的存儲資源和資金浪費。另一方面，對于高校而言，數(shù)據(jù)中心建立時間越長，遇到存儲相關的問題越多。其中主要表現(xiàn)為以下方面：

隨著應用系統(tǒng)的增加，尤其是OLTP業(yè)務的數(shù)據(jù)庫的應用增加，數(shù)據(jù)中心需要更大I/O吞吐量的存儲系統(tǒng)。隨之帶來的是，由于新建立的存儲系統(tǒng)與原有的存儲系統(tǒng)存儲在接口和速度等方面的兼容性問題，而造成原有投資的浪費，導致數(shù)據(jù)中心總體成本不斷攀升。

另一方面，在進行存儲擴充的時候，存儲的品牌也成為重要的考慮因素。在進行存儲擴充的時候，擴充方案較大程度地依賴于原有存儲與服務器的品牌，而導致后期的方案選擇、成本預算等靈活性大為降低。

存儲虛擬化是解決以上問題的有效辦法。

二、存儲虛擬化概念及其基本結(jié)構

1） 存儲虛擬化概念

SNIA（存儲網(wǎng)絡工業(yè)協(xié)會）對存儲虛擬化的定為：通過對存儲系統(tǒng)或存儲服務器的內(nèi)部功能進行抽象、隱藏或隔離，使存儲或數(shù)據(jù)的管理與應用、服務器、網(wǎng)絡資源的管理分離，從而實現(xiàn)應用和網(wǎng)絡的獨立管理。從以上概念來看，存儲虛擬化的本質(zhì)是將物理的存儲資源進行了邏輯化和抽象化，將應用系統(tǒng)對物理存儲設備數(shù)據(jù)的訪問變成了對邏輯設備的訪問。這樣從根本上避開了不同存儲設備接口的差異性與管理系統(tǒng)的差異性，屏蔽了不同存儲設備間的不同物理特性，并將其統(tǒng)一成虛擬邏輯設備，使管理和應用上更為方便，并為存儲設備的動態(tài)擴展提供了可能。

2） 虛擬存儲基本結(jié)構

虛擬存儲通常由四級構成，即物理存儲層、虛擬存儲控制層、虛擬磁盤層和服務器層，如圖1所示。

物理存儲層處于最低層，也即為物理存儲系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以為不同品牌提供的存儲系統(tǒng)，也可以為采用不同存儲技術（如RAID10，RAID5等）的存儲系統(tǒng)。

虛擬存儲控制層由軟、硬件構成，其虛擬存儲軟件運行于集群式的硬件引擎上，并采用工業(yè)標準的HBA卡與SAN網(wǎng)絡接口相連以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)交換，并將存儲控制層設計為一個完全開放的環(huán)境，以兼容各種不同的存儲設備。在實際應用中可以將各種存儲方案融合其中，從而實現(xiàn)了存儲性能和存儲容量方面平滑無縫的升級。

虛擬磁盤層通過軟件或硬件將實體存儲單元映射為虛擬磁盤并提供給服務器使用。實體存儲系統(tǒng)中的一個或多個存儲單元被映射為SVC內(nèi)部的存儲單元MDisk（Managed Disk），一個或多個Mdisk被虛擬化為1個存儲池（稱為MDG）， MDG根據(jù)一定的分配策略（如Striped、Image或Sequential）分配虛擬的存儲單元，稱為VDisk（Virtual Disk）。虛擬磁盤即作為應用系統(tǒng)或服務器的直接存儲單元。

三、虛擬存儲方案及實施

不同的虛擬存儲方案，其實現(xiàn)和實施過程稍有不同。下面以IBM SVC（SAN Volume Controller）虛擬存儲系統(tǒng)的實施過程為例，說明虛擬存儲系統(tǒng)的實現(xiàn)過程：

1）了解IBM SVC

IBM SVC是一套軟硬件集成化的產(chǎn)品，專業(yè)的虛擬存儲軟件運行在集群式的硬件引擎上。硬件上，SVC與SAN網(wǎng)絡接口通過工業(yè)標準的HBA卡相連接；軟件上，系統(tǒng)使用了定制的IBM System x服務器，其操作系統(tǒng)基于Linux kernel，大大提高了易用性和可管理性。由于SVC是為一個完全開放的存儲環(huán)境設計的，故兼容各種不同的存儲設備，可以將多種存儲方案融入系統(tǒng)。其靈活開放的體系結(jié)構和易于實施、易于在性能和容量雙向發(fā)展的特點，使基于IBM SVC為基礎的虛擬存儲方案實施具有較強的優(yōu)勢。

2） 檢查SVC的兼容性

IBM SVC兼容性非常廣，但并非所有的設備都支持，故在安裝之前需要檢查操作系統(tǒng)與存儲系統(tǒng)的兼容性。

操作系統(tǒng)上，IBM SVC支持Windows系統(tǒng)、Linux、Sun Solaris、Hewlett Packard HP-UX等操作系統(tǒng)。

硬件上，SVC可以支持包括IBM和非IBM在內(nèi)的120多中磁盤存儲系統(tǒng)，包括了IBM、EMC、HP、HDS、Sun、Dell、NetApp、Fujitsu、NEC、Bull等廠家的存儲系統(tǒng)。

3） 檢查安裝空間與不間斷電源是否符合安裝需求。

BM SVC必須要一個19英寸安裝機柜，至少需要一對SVC節(jié)點單元；需要準備一個不間斷電源，最好同時提供一個冗余的不間斷電源。

4） 完成硬件連接規(guī)劃圖

IBM SVC管理器設備與存儲交換機可直接相連，并不需要對存儲系統(tǒng)現(xiàn)有拓撲結(jié)構作大的改動。其拓撲結(jié)構圖如圖2所示。

5） 進行硬件安裝及物理線路連接。將IBM SVC安裝到預定的機架上，并用光纖將IBM SVC控制器接入到存儲交換機上。

6） 在光纖交換機上設置Zone。主機Zone應該包含主機和SVC，存儲Zone應該包含SVC的所有端口和存儲的所有端口。

7）查找存儲系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)新的Mdisk，創(chuàng)建Mdisk組并且選擇組成該組的mdisk。

8）創(chuàng)建Vdisk，并選擇Vdisk的創(chuàng)建方式。通?？蛇x用Strip方式，這樣Vdisk將架構在多塊Mdisk上，能提供比較好的性能。

9） 格式化Vdisk，此時該Vdisk在格式化完成后將轉(zhuǎn)變?yōu)閛nline狀態(tài)。并可被使用。如果立刻要使用該Vdisk，可以不選擇格式化。

10）卸載各服務器上原有的對應廠商使用多路徑軟件，裝IBM專門的系統(tǒng)存儲多路子系統(tǒng)設備驅(qū)動程序（SDD，IBM System Storage Multipath Subsystem Device Driver）。

11）重新啟動IBM SVC，系統(tǒng)即進入正常使用狀態(tài)。

四、結(jié)語

通過虛擬存儲的建立和實施，可以將現(xiàn)有的不同品牌、不同時期的存儲系統(tǒng)整合成一個存儲系統(tǒng)，不僅方便了管理，更有利于充分利用現(xiàn)有存儲資源。同時，整合了現(xiàn)有的存儲資源，完全避免了分散存儲存在的不同存儲資源利用率嚴重不均衡的現(xiàn)狀。虛擬存儲的靈活性也為今后存儲系統(tǒng)的擴展提供了自由度。由于實施了虛擬存儲，在需要擴充存儲時，不再受原有存儲品牌、類型等限制，為擴充存儲的選購留下了空間。同時在存儲的性能和可靠性等方面也有一定的提升。虛擬存儲的特性決定了其使用的廣泛性。在需要的時候，實現(xiàn)異地備份容災、存儲快照、斷電恢復等將變得更為容易。

參 考 文 獻

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