在交换机上集中虚拟化

日期:2010-9-17作者:Jacob Gsoedl

【TechTarget中国原创】

基于交换矩阵的虚拟化

  基于交换矩阵的产品在网络中把虚拟存储映射到物理存储,确切地说是在一个FC交换机或者导引器中完成。不像类似IBM SVC的基于网络的虚拟化产品,基于交换机的虚拟化通常做成路径分离架构,其中数据和控制路径是分开的。虚拟化逻辑运行在数据路径之外, I/O直接通过交换机,而不像带内解决方案比如IBM SVC似的,速度会降低。控制路径软件通常运行在交换机之内的CPU上,而且它只会在I/O需要被重定向的时候才会被牵扯进来,来指挥交换机向何处引导存储请求。

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基于交换矩阵的虚拟化

  基于交换矩阵的产品在网络中把虚拟存储映射到物理存储,确切地说是在一个FC交换机或者导引器中完成。不像类似IBM SVC的基于网络的虚拟化产品,基于交换机的虚拟化通常做成路径分离架构,其中数据和控制路径是分开的。虚拟化逻辑运行在数据路径之外, I/O直接通过交换机,而不像带内解决方案比如IBM SVC似的,速度会降低。控制路径软件通常运行在交换机之内的CPU上,而且它只会在I/O需要被重定向的时候才会被牵扯进来,来指挥交换机向何处引导存储请求。

  “在一个分离路径虚拟化架构中,90%以上的请求以线速通过交换机;只有特殊的情况,例如需要执行数据迁移的时候控制路径的控制器才会介入,”
StorageIO集团的 Schulz说道。数据路径和控制路径的分离,再加上翻译和转发虚拟化的存储请求的低延迟交换,使得基于交换矩阵的虚拟化成为现今性能最好、扩展性最佳的虚拟化架构。

  不好的地方是,基于交换机的虚拟化,在所有的虚拟化方式中有最严重的厂商锁定。由于交换机被用作运行虚拟化软件的平台,对用户来说如果他们决定要更换交换机供应商,那会是很麻烦的一件事。而且,由于智能交换机变成了一个多任务的平台,同时运行的来自交换机厂商和第三方的存储服务使得支持这些交换机变得更困难。

  如果不出问题的话,这是一个很好的概念。但是一旦虚拟化软件或者任何第三方的存储服务软件出现问题,就需要所有涉及到的各个方面的通力协作了。除了智能交换机相对较高的成本,技术支持的复杂度和难度的增加,也是用户对基于交换矩阵的虚拟化谨慎的原因。“总的来说,存储经理喜欢简单的东西,而倾向于采用更封闭、易于管理的方案,例如LSI公司的StoreAge,或者甚至是IBM的SVC,” Nelson Nahum说道,他在StoreAge被LSI收购之前是StoreAge的CTO(首席技术官)。

  毫无疑问, 基于交换矩阵的虚拟化的低延迟是一个很大的优势,但是由于它避免了使用缓存,也就带来一个缺点:类似 IBM的SVC和 Hitachi的USP V这样的使用缓存的虚拟化方案,使用那些缓存来加速后台的存储。结果就是,有缓存的虚拟化方案鼓励使用低成本,低性能的存储层级,通过缓存来提升性能。尽管基于交换机虚拟化产品的低延迟很适合访问快速的阵列,但缺少缓存在访问性能较低的阵列时是一个缺点。“在基于交换机的虚拟化中,后端磁盘的性能可以完全显现出来,” StorageIO的 Schulz说道。

  基于交换机的虚拟化的无状态的另一个更大的缺点,是对需要知道映射信息以外的信息的虚拟化应用的支持。类似远程复制和精简配置这样的功能需要内存来维持特定的状态信息。例如,对一个使用了100GB物理空间的2TB的精简配置,需要维护具体哪100GB已经被使用的信息。而类似IBM的SVC和日立的USP V这样的产品在内存中和缓存一起维护这样的信息,基于交换机的虚拟化没有用作缓存的内存,所以他们维护这些信息的唯一选择是在SAN中。“在现在的基于交换机的虚拟化产品中没有完整的远程快照、远程镜像和精简配置的方案,因为没有缓存它们就非常难以实现,” Fujitsu的DeCaires说道。

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  基于交换机的平台

  以下公司提供基于交换机的虚拟化产品

  EMC的INVISTA:Invista是最杰出的基于交换矩阵的虚拟化产品。其他厂商只支持一个交换机平台,而Invista可以在Cisco的MDS上工作,也支持Brocade的交换机和导引器。在Cisco的交换机上,Invista需要运行在Cisco的MDS 9000存储服务模块上( Storage Services Module - SSM),它提供32个内置ASIC的FC端口来运行虚拟化的存储请求的映射和线速交换。

  Invista也可以在Brocade的7600应用平台上运行,它可以作为一个交换机刀片,也可以是一个独立的硬件,提供16个嵌入ASIC的FC端口。对读写操作,Cisco和Brocade模块中的ASIC从内存里的虚拟化映射表里查找映射信息并在不需要智能交换模块CPU参与的情况下把帧以线速转发出去。Invista的控制路径包括运行在Cisco SSM上或者Brocade 7600以及数据路径控制器(Data Path Controller——DPC)设备上的虚拟化软件。在交换机上的虚拟化软件和DPC通信以得到类似虚拟磁盘配置以及复制方向之类的信息。和所有基于交换机的虚拟化产品一样,Invista通过交换矩阵应用接口标准( Fabric Application Interface Standard—— FAIS)协议从外部的DPC上向智能交换矩阵上传递命令。

  EMC RECOVERPOINT: RecoverPoint是另一个基于交换矩阵的虚拟化产品,为那些需要远程复制或者连续数据保护(CDP)的用户提供了Invista之外的另一个选择。在2006年,EMC收购了Kashya随后发布了它的RecoverPoint。Invista试图解决一些虚拟化的任务,而RecoverPoint则完全专注于通过底层的CDP引擎实现远程复制和离站增量快照。Invista相比RecoverPoint缺少的远程复制能力是基于交换矩阵的虚拟化供应商在虚拟化表之外增加需要状态信息的功能时遇到困难的一个实例。

  FUJITSU ETERNUS VS900:和 Incipient iNSP类似, Fujitsu Eternus VS900不需要依靠额外的控制路径硬件。一个外置的管理服务器负责上传和改变配置,同时还有监控,而正常工作的时候不需要它和交换机上的虚拟化软件通信。Eternus VS900在管理服务不可用的时候依然能继续工作。

  Eternus VS900目前只能和Brocade交换机一起工作。“它是作为一个 Brocade和Fujitsu的合作项目而开发的,类似EMC和Cisco的合作,” Fujitsu的DeCaires解释道,像Invista和 Incipient iNSP一样,Eternus VS900目前缺少远程复制和精简配置的能力。

  INCIPIENT NETWORK STORAGE PLATFORM (iNSP): Incipient iNSP除了几个地方外和EMC的Invista很类似。首先, Incipient只支持 Cisco MDS交换机和导引器。 除了 Incipient把它称为 FastPath处理器之外,数据路径处理和EMC几乎一样。和EMC最大的区别是所有的虚拟化软件都运行在Cisco的SSM模块中,而没有分开一部分代码运行在外部设备上。这避免了对交换机外部的依赖,使它成为总体上复杂性更低的方案。

  LSI STOREAGE STORAGE VIRTUALIZATION MANAGER (SVM): EMC,,Fujitsu和Incipient的虚拟化产品都运行在智能FC交换机上。结果就是,这些产品部署起来很昂贵;把虚拟化和一个交换机提供商绑定,导致供应商锁定;并增加了SAN的复杂性。LSI承认基于交换矩阵的虚拟化的优势,但是很早就认识到这些局限性可能会阻碍客户对其的接受。通过两次收购——来自作为控制路径虚拟化软件的StoreAge  SVM;和来自QLogic的LSI 8400数据路径交换硬件(从Troika收购)——LSI可以提供一个集合了带内设备的简单性和基于交换的虚拟化的优势的虚拟化方案。

  LSI 8400提供数据路径和控制路径,但是,不像Cisco和Brocade交换机,它只提供虚拟化的交换功能。这使得LSI 8400更加经济并能配合已有的交换机,而不是替换掉它们。“8400是一个具有交换能力的虚拟化设备,但是它不是一个交换机,其巨大的好处就是我们可以连接到任何交换机上,”LSI的Nahum解释道。

  从实现的角度来看,LSI 8400连接到一个已有的FC交换机上,而上面的16个端口就成了两个Zone的一部分——一个包括initiator端口,而另一个包括Target端口。当一个服务器访问一个虚拟化卷时,流量通过一个标准的FC交换机转发到8400上的专用Target端口上。然后8400会进行虚拟化查找并通过它的一个initiator端口把帧转发到合适的存储设备上,它增加了两跳,因为一个标准的FC交换机向LSI target端口转发帧,然后再从LSI的Initiator端口接受帧;不过,增加的延迟是可以忽略的。

  虚拟化产品举例

产品

虚拟化方式

成本

远程复制

快照

卷管理

配置

精简配置

其他功能

EMC公司Invista

基于交换;分离路径

基本软件许可$5000美金,每TB虚拟化4000美金,最少14TB,量大有折扣。

只有在和EMC RecoverPoint一同配置时提供。

Invista有镜像和克隆。克隆只提供完全快照。省空间快照只有和RecoverPoint一起配置时提供。

有,卷管理在网络中实现,以提供更好的性能和效率。

Invista允许你为Invista应用配置物理的块存储,把它们用用户定义的池组来管理(金,银,铜,等等)然后通过Invista把存储配置给应用。

不支持

无中断数据移动,可以提前预约数据移动任务,并可以同时运行40个数据移动任务。

Fujitsu公司 Eternus VS9000

基于交换;分离路径

200000美金;包括冗余硬件,复制软件,以及硬件和软件支持;对应任何容量的虚拟化存储。

分离路径虚拟化使得管理服务器非关键。

日立数据系统 USP V 和USP VM

基于阵列;带内

日立USP V的基本型号价格越250000美金。最初的10TB精简配置免费。日立USP VM价格从约6000美金起,(包括智能虚拟化存储控制器基本包和虚拟化OS包,最低缓存量,无磁盘)

有,日志型,同步,多数据中心;异构非中断型复制。

有,快照以后台任务形式处理,不会影响现有应用。

非中断型数据和卷迁移,对应用无影响

有,最初的10TB精简配置免费。

负载均衡,存储逻辑分区,缓存位置管理,虚拟化端口和异构复制。

IBM公司 SAN Volume Controller(SVC)

基于网络的设备;带内

基本型目录价50000美金。基本虚拟化功能,FlashCopy(本地复制)和Metro/Global 镜像(远程复制)功能价格基于使用每个功能的容量;功能分层级定价。

有,远程复制是SVC的一部分。

有,快照功能(称作省空间FlashCopy或SEFC)在购买FlashCopy时免费提供。SEFC可以和所有形式的FlashCopy一起使用,包括层叠式(拷贝的拷贝),多目标(最多256个)和增量拷贝。SVC不需要你为快照卷保存独立的存储池。

有,SVC自动检测SAN中新安装的存储,并提供简单的工具来将存储集成入管理的池中。易于使用的GUI允许建立和管理虚拟磁盘。所有的虚拟磁盘(包括精简配置的)都可以在需要的时候动态扩展或收缩。SVC集成在IBM的全存储生产管理中心中,提供集成的对物理和虚拟配置的单页面管理。

有,额外的存储可以在任意时候通过SVC GUI配置给磁盘池或者虚拟磁盘。SVC集成在IBM的全存储生产管理中心、IBM Tivoli配置管理器和Tivoli存储处理管理器中,提供完全的自动配置能力。

有,精简配置包含在基本的虚拟化功能中,无需额外付费。SVC无需独立的工具管理精简配置的虚拟磁盘,有助于简化SVC管理。

作为基于网络的虚拟化,SVC连接到现有的SAN架构上,这可以简化实施并降低成本。

Incipient公司Incipient Network Storage Platform(iNSP)

基于交换;分离路径

每节点135500美金

有,完全拷贝的快照。

在产品路线图中

深度发现,自动化。

LSI公司 StoreAge 存储虚拟化管理器(SVM)和LSI 8400 数据路径模块(DPM)

基于交换;分离路径

StoreAge SVM基本价格是13000美金加上容量有关的费用。10TB的价格是120000美金,LSI 8400 DPM的价格是每对17000美金。

有,MultiMirror提供同步和非同步的复制。针对快照优化的非同步复制降低了带宽需求并提供立即回退。

有,MultiView用户使用Redirect On Write快照技术。这使得可以给快照建立快照,而所有的都是完全可读并可以挂接的。

有,SVM提供集中的卷管理和配置。

有,基于用户定义的阀值,例如占用百分比,报警会触发卷扩展。这些操作完全不影响可用性。

计划在下一版本发布

SVM将完整性组和快照、拷贝和镜像一起使用,使得整个应用可以被快照或者拷贝。几分钟内迅速恢复或回滚应用。

  
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