Съхранение и виртуализация: Част 3
Оценка на мрежовите варианти за съхранение
Представете си, че живеете в препълнен апартамент заедно с група хора, всеки от които смята, че е у дома си. Подобно на съквартиранти операционните системи и приложенията понякога могат да бъдат доста егоистични. Когато работи на физически машини например, този вид софтуер е така конструиран, че монополизира хардуерните ресурси. Прибавете и виртуализацията към това и получавате много егоисти, които се борят за едни и същи ресурси. По средата се намира виртуализационният слой, който подобно на хазяин или управител се опитва да печели и същевременно да направи всички щастливи. Подобни проблеми възникват с дисковите входно/изходни операции на виртуализиращите хост сървъри. В тази статия ще разгледаме някои от вариантите за справяне с този често срещан проблем.
Да разберем входно/изходните нужди при виртуализацията
Може би най важното нещо, което не бива да се забравя, е, че не всички дискови входно/изходни операции са еднакви. Когато се планира системата за съхранение за виртуализиращите сървъри домакини, трябва да се имат предвид характеристиките на дисковия достъп, който ще бъде поддържан. Под внимание трябва да се вземат:
• Съотношението между четящите и записващите операции
• Честотата на последователните и случайните прочитания и записи
• Средният размер на входно/изходните транзакции
• Потреблението на диска за период от време
• Ограниченията откъм латентността
• Необходимото пространство за съхранение, включително и това за резервни копия и операции по поддръжката
Събирането на тази информация от физически сървър е сравнително лесно. В Windows например, използвайки Performance Monitor, можете да съберете данните, да ги запишете в бинарен файл или база данни и да ги анализирате по-късно. Когато работите с виртуални машини, трябва да измерите и комбинирате нуждите на входно/изходните процеси, за да определите търсената производителност. В тази статия се набляга най-вече на избора на методи за съхранение на файловете на виртуалните твърди дискове според нуждите, наложени от цената, администрацията и мащабируемостта.
Локално и директно свързано съхранение
Стандартният вариант за съхранение в повечето ситуации е локалното съхранение. Най-често срещаните методи за свързване включват PATA, SATA, SCSI и SAS. Под внимание трябва да се вземат цената и производителността при всеки вид връзка. RAID базирани конфигурации могат да предложат толерантност към грешки и да се използват, за да се подобри ефективността.
Сред предимствата на RAID базираните конфигурации е широколентовата връзка с ниска латентност, която е резервирана за един-единствен физически сървър. Също така плюс е и цената, която обикновено е по-ниска, отколкото при другите варианти за съхранение. Недостатъците им са: вероятното прахосване на памет за съхранение, предизвикано от несподелянето на дисковото пространство между компютрите; ограничените памет и мащабируемост поради ограниченията в капацитета на физическия диск, особено в случаите, когато се използва RAID, и трудното управление, резултат от децентрализираното съхранение.
SAN и Fibre Channel
Storage Area Network (SAN) мрежите за съхранение се базират на Fibre Channel връзки, вместо на медния Ethernet. SAN базираните протоколи са проектирани, за да предлагат висок капацитет и ниска латентност, но се нуждаят от внедряване на оптична мрежова инфраструктура. Съхраняващите масиви обикновено предлагат директна връзка на ниво блок с carved-out участъци от диска.
Предимствата са следните:
• Предлагат връзки с висока производителност
• Подобрена съвместимост
• Централизиране управлението на съхранението
Недостатъците са:
• Високата цена за внедряване поради нуждата от Fibre Channel обслужващи Host Bus Adapters, комутатори и кабели
• Високата цена за управление, поради нужните експертни познания за управление на втора мрежова среда
Мрежово базирано съхранение
Устройствата за мрежово базирано съхранение са конструирани да предоставят дисковите ресурси, използвайки стандартна мрежова връзка, например Ethernet. Най-често те поддържат протоколи като Server Message Block (SMB) и Network File System (NFS). И двата протокола са конструирани да имат достъп до диска на ниво файлове. iSCSI протоколът предлага възможността да се извършва достъп до дисковете на ниво блок, използвайки обикновена мрежа. Сървърът вижда iSCSI свързаните дискове като локална памет.
Предимствата на този подход са:
• По-ниската цена за прилагане и управление в сравнение със SAN (поради употребата на медни Ethernet връзки)
• По-високата мащабируемост (масивите могат да съдържат стотици дискове) и по-високата пропускателна способност на връзката (благодарение на специализирани, повтарящи се входно/изходни контролери)
Недостатъците са:
• Опростена администрация (вместо директно свързано съхранение) поради централизираността на дисковете
• Приложенията и платформите за виртуализация трябва да поддържат или достъп на ниво файлове, или iSCSI.
Сблъсъци при съхранението: съвместимост срещу капацитет срещу цена
В много от реалните внедрявания на виртуализацията сред основните пречки е производителността на съхранението. Организациите могат да използват ясно определени методи за увеличаване производителността на процесора и паметта, но какво да направят за твърдите дискове?
Директно свързаните, мрежово базираните и SAN базираните варианти за съхранение предлагат няколко надеждни решения. Когато се надраснат възможностите за капацитет, производителност или администрация на локалното съхранение, трябва да се обмисли, дали да не се внедрят iSCSI или файлово базирани мрежови сървъри за съхранение. Основният проблем е дали виртуализационният слой поддържа избраните хардуер и софтуер. SAN е сред възможните варианти при организациите, които вече са направили такава инвестиция, но някои изследвания сочат, че iSCSI устройствата предлагат подобна производителност на цена, която е в пъти по-ниска.
Най-важното нещо, което е необходимо да се запомни, е, че преди внедряването на решението то трябва да бъде щателно изпробвано. Операционните системи могат да бъдат много чувствителни откъм латентност, причинена от дисковете, а съперничеството за дисковете може да доведе до непредвидими модели на натоварване. Също така след внедряването на системите би трябвало да можете да наблюдавате и управлявате широчината на канала, латентността и други параметри, свързани със съхранението.
Като цяло осигуряването на съхранение за виртуалните среди може да се окаже сложен технически проблем. Но правилното решение води със себе си както доволни “хазяи”, така и доволни “наематели”, докато грешните могат да доведат до един наистина претъпкан “апартамент”.
