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應(yīng)用：云計算環(huán)境中存儲必備的9大要求
介紹
在最近對云計算的所有關(guān)注中，存儲更多地被視為基礎(chǔ)平臺。時至今日，許多云計算提供的僅僅局限于CPU內(nèi)核的集合，定量的內(nèi)存分配，低轉(zhuǎn)速存儲，或者還有一些面向互聯(lián)網(wǎng)的IP技術(shù)。近來，出現(xiàn)了有趣的與云計算和存儲相關(guān)的高級技術(shù)，特別是使用Web Services訪問方式，使得訪問存儲不再受限于設(shè)備文件或者NFS加載點(diǎn)。
典型的數(shù)據(jù)存儲和管理的"企業(yè)級特征"在IT架構(gòu)創(chuàng)新上不斷推成出新。存儲架構(gòu)師意識到這些特征對于關(guān)鍵業(yè)務(wù)和生產(chǎn)應(yīng)用非常重要，但目前的云計算還缺乏這些特征。本篇白皮書的目標(biāo)是描述企業(yè)云計算中存儲必備的9個要素。
要素1：性能
性能需要付出成本。在一個架構(gòu)良好的應(yīng)用里，性能和成本處于平衡狀態(tài)。達(dá)到這點(diǎn)的關(guān)鍵是使用合適的技術(shù)去匹配企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用的性能，首先要求將企業(yè)的業(yè)務(wù)語言轉(zhuǎn)換成IT模式。因為這種轉(zhuǎn)換困難，通常企業(yè)止步于靜態(tài)的IT架構(gòu)，無法應(yīng)對業(yè)務(wù)變化著的性能需求。企業(yè)云計算提供了一個更能應(yīng)對變化著的性能需求的平臺。
在早期的云計算平臺里，存儲I/O一般都會有較高的延遲。這是因為廠商注意到使云計算的數(shù)據(jù)更容易訪問，但沒注意到提高與性能、帶寬和IOPS相關(guān)的服務(wù)級別。有兩個原因?qū)е卵舆t較高：訪問的模式和類型，以及存儲分布的配置。
訪問模式包括位于OSI模型物理層之上的多層協(xié)議的組合(如SOAP, NFS, TCP, IP和FCP)。數(shù)據(jù)訪問包括共享的物理服務(wù)層(如以太網(wǎng))和幾個協(xié)議層(如SOAP或NFS)，一般比專門的物理層(如FC)產(chǎn)生更多的延遲。市場上大多數(shù)云計算平臺包括Internet的數(shù)據(jù)訪問，產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)訪問延遲。
對于存儲介質(zhì)，大多數(shù)云計算的市場在RAID或JBOD配置中使用SATA磁盤。因為SATA(有段時間被視為近線磁盤)的性能一般比企業(yè)磁盤(一般指FC盤)稍差一些，導(dǎo)致存儲設(shè)備的性能低于應(yīng)用的需求。
當(dāng)你采用低性能存儲介質(zhì)的相對低帶寬和高延遲的訪問模式時，使用整個存儲子系統(tǒng)的企業(yè)無法支持更多的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。其結(jié)果是，這種方案通常僅適用于測試和開發(fā)。
相比來說，企業(yè)云計算平臺需要提供更多不同性能存儲層的選擇。當(dāng)性能需求的變化時，例如，應(yīng)用從測試遷移到生產(chǎn)環(huán)境，存儲平臺應(yīng)該能使用這種變化。理想的企業(yè)云計算的存儲應(yīng)該有多種性能區(qū)，能夠被調(diào)整，以提供合適的I/O性能級別給業(yè)務(wù)性能的需求。
最后，為了滿足企業(yè)高端存儲的性能需求，云計算方案必須采用高于或者目前正在使用的企業(yè)級技術(shù)。一般使用FC SAN。此外，如何使用技術(shù)與技術(shù)本身同等重要。在一個系統(tǒng)管理環(huán)境里，企業(yè)級需求下的虛擬機(jī)配置必須能夠持續(xù)提供高性能。
要素2：安全性
安全性和虛擬化通常被視為相互矛盾的。畢竟虛擬化使得應(yīng)用從物理硬件和網(wǎng)絡(luò)邊界中解放出來。安全性，換而言之，就是建立邊界。企業(yè)需要考慮虛擬化設(shè)計的初始架構(gòu)。
在大多數(shù)云計算市場里，無論公有的還是私有的，數(shù)據(jù)安全性都是基于信任的，這信任通常都在管理程序里。當(dāng)多數(shù)虛機(jī)共享物理LUN，CPU和內(nèi)存時，由管理程序確保數(shù)據(jù)是否毀壞或者被錯誤的虛機(jī)訪問。這與集群服務(wù)器多年來面臨的基本挑戰(zhàn)相同。任何也許需要接管進(jìn)程的物理服務(wù)器必須能訪問數(shù)據(jù)/應(yīng)用/操作系統(tǒng)的權(quán)限。例如，為了主機(jī)外備份，LUN也許需要映射給公共的備份服務(wù)器。
在企業(yè)云計算中，有兩種方式去保護(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。第一種涉及系統(tǒng)程序管理安全。主要的目標(biāo)是：系統(tǒng)盡可能少地被使用，避免任何虛擬機(jī)被其他虛擬機(jī)造成負(fù)面的影響。企業(yè)也需要保護(hù)LUN被其他服務(wù)器訪問，如同主機(jī)外備份服務(wù)器。
其他需要注意的地方是數(shù)據(jù)通道。企業(yè)必須注意只能給需要維護(hù)必要功能的物理服務(wù)器提供訪問路徑。這可以通過NPIV(SAN N端口 ID虛擬化)使用得Zoning、LUN Masking、訪問列表、權(quán)限配置來完成。
要素3：自動ILM存儲
信息生命周期管理(ILM)曾經(jīng)成為非常有效的市場行為的重心，被那些出售分層存儲的廠商所推崇。雖然ILM本質(zhì)上非常簡單 - 存儲的成本與數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)價值相匹配，實際的挑戰(zhàn)來自于真正的執(zhí)行效果，眾多所謂的ILM方案，粒度都不夠細(xì)，難以達(dá)到這樣的目標(biāo)。
今天，傳統(tǒng)的ILM并沒有部署到市場上的大多數(shù)云計算平臺中。原因有兩個，第一，在許多云計算中，大部分磁盤介質(zhì)采用處于典型ILM方案中的最低層存儲，這樣就沒法把數(shù)據(jù)往更底層遷移，ILM也就無法部署。第二，許多企業(yè)不需要為云計算常用的計算類型而更長時間地管理數(shù)據(jù)，因為傳統(tǒng)云計算通常用于功能測試/開發(fā)、概念驗證(POC)、Web服務(wù)器測試等�？紤]到多種因素，實施ILM策略所需細(xì)粒度的復(fù)雜性和成本與經(jīng)濟(jì)節(jié)省的云計算不相符。
根據(jù)一些行業(yè)報告，70%的數(shù)據(jù)是靜態(tài)的。通過將合適的數(shù)據(jù)存儲在合適的介質(zhì)上，企業(yè)能削減成本。他們能意識到通過部署云平臺能節(jié)省成本，在云計算中實施ILM帶來的經(jīng)濟(jì)效益意義重大。但前提是無需中斷應(yīng)用，而且不能增加不必要的操作復(fù)雜性。
為了做到這些，企業(yè)必須使用基于策略的塊級ILM方法，無論訪問方式和應(yīng)用類型。通過在數(shù)據(jù)塊一級跟蹤數(shù)據(jù)的屬性，就無需在操作系統(tǒng)這一級執(zhí)行數(shù)據(jù)歸檔或數(shù)據(jù)遷移。這種方法還能獨(dú)立于操作系統(tǒng)類型，且獨(dú)立于用于存儲數(shù)據(jù)的訪問方式。它不僅在保持性能(所有的數(shù)據(jù)寫入都在高速層完成)的同時優(yōu)化存儲的成本，而且通過將不使用的數(shù)據(jù)塊沉淀到低速層減少電能的消耗。這很合理，因為近線存儲僅消耗企業(yè)存儲的大約20%的能耗。為此，要做到真正適合企業(yè)級應(yīng)用的自動分級存儲，卷級或文件級數(shù)據(jù)遷移無法勝任，顆粒度必須細(xì)化到數(shù)據(jù)塊級。只有數(shù)據(jù)塊級的數(shù)據(jù)遷移才可能獨(dú)立于操作系統(tǒng)類型，且獨(dú)立于存儲數(shù)據(jù)的訪問方式，做到對應(yīng)用支持的隨需相應(yīng)。
要素4：存儲訪問模式
訪問存儲空間有三種主流方式：基于數(shù)據(jù)塊(FC SAN或iSCSI)、基于文件(CIFS/NFS)、或通過Web服務(wù)�；趬K和文件的訪問方式在企業(yè)應(yīng)用中最常見，能更好地控制性能、可用性和安全性。在這點(diǎn)上，市場上大多數(shù)云計算平臺利用Web服務(wù)的接口，如SOAP和REST(代表性狀態(tài)傳輸)訪問數(shù)據(jù)。雖然，這是最靈活的方式，但有性能的影響。理想的情況是，企業(yè)云提供全部的三種訪問存儲的方式來支持不同應(yīng)用架構(gòu)。
要素5：可用性
IT架構(gòu)的維護(hù)窗口被大量的縮減，因為企業(yè)需要支持在不同時區(qū)的用戶并保證全天候的可用性。雖然服務(wù)級別協(xié)議(SLA)一般與可用性密不可分，從業(yè)務(wù)角度看，它難以衡量，因為有著多種架構(gòu)的復(fù)合SLA的重疊。
在前面提到，在市場上大多數(shù)云計算平臺中，I/O性能最先得到考慮。如果云平臺依賴于不被內(nèi)部IT集團(tuán)管理的部分架構(gòu)，那么冗余的架構(gòu)部分和途徑是減少停機(jī)風(fēng)險的最佳方式。雖然，云存儲服務(wù)提供商在考慮成本的同時繼續(xù)增加可用性，但是目前市場上的服務(wù)級別協(xié)議不能滿足企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用的需求。
在高端的企業(yè)級云計算中，存儲系統(tǒng)夠出來企業(yè)內(nèi)的企業(yè)級存儲方案，包括多路徑、控制器、不同的光纖網(wǎng)、RAID技術(shù)、端到端的架構(gòu)控制/監(jiān)控，和成熟的變更管理過程。在低端的企業(yè)級云計算中，存儲可用性與今天市場上云計算平臺的服務(wù)水平相當(dāng)。為了提供企業(yè)需要的服務(wù)水平，企業(yè)級云存儲供應(yīng)商必須利用健全的架構(gòu)設(shè)計和被充分驗證過的創(chuàng)新技術(shù)。
要素6：主數(shù)據(jù)保護(hù)
主數(shù)據(jù)指的是在線運(yùn)行的數(shù)據(jù)。主數(shù)據(jù)能夠采用單一技術(shù)，或者結(jié)合多種技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。一些常用的方法包括：RAID保護(hù)、多份拷貝、遠(yuǎn)程復(fù)制、快照、和持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)。
在市場上大多數(shù)云計算平臺里，主數(shù)據(jù)保護(hù)的問題常常留給用戶。今天，很少發(fā)現(xiàn)上述的方法在大眾云計算平臺中使用，因為技術(shù)的復(fù)雜性和成本。有一些大眾云存儲方案通過維護(hù)數(shù)據(jù)的多份拷貝來保護(hù)主數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)運(yùn)行沒有RAID保護(hù)的存儲里，以此降低成本。
企業(yè)級云的主數(shù)據(jù)保護(hù)應(yīng)該基于內(nèi)部企業(yè)級方案。當(dāng)方案的業(yè)務(wù)影響分析(BIA)需要時，例如快照和容災(zāi)等可靠的技術(shù)應(yīng)該就緒。
內(nèi)部企業(yè)方案和企業(yè)云存儲的主要差別在于，主數(shù)據(jù)保護(hù)在方案中是如何綁定的。為了延續(xù)根據(jù)需要部署云環(huán)境的經(jīng)驗，各種選項必須打包，這樣服務(wù)能自動部署。其結(jié)果是，將一系列綁定的選項打包，能夠應(yīng)對大量需求。也許不存在可以利用快照、遠(yuǎn)程復(fù)制等與客戶需求相匹配的技術(shù)。無論如何，多數(shù)用戶將意識到，常常需要犧牲靈活性去獲取在企業(yè)云中其它的管理好處。
要素7：次級數(shù)據(jù)保護(hù)
次級數(shù)據(jù)來源于主數(shù)據(jù)的歷史拷貝來形成備份。這種數(shù)據(jù)保護(hù)意味著減少數(shù)據(jù)損壞，恢復(fù)被刪除或被寫覆蓋的數(shù)據(jù)，為了業(yè)務(wù)或法規(guī)的需要將數(shù)據(jù)長期保存。典型的方案常包括備份軟件和幾類存儲媒介。數(shù)據(jù)重復(fù)刪除也許能被用上，但這在關(guān)系到數(shù)據(jù)隔離的多用戶環(huán)境下，可能產(chǎn)生些問題。
有些商業(yè)和公共領(lǐng)域上的方案，被加入到大眾云存儲中，以完成次級數(shù)據(jù)保護(hù)。但大眾云計算平臺的供應(yīng)商很少將這些與在線存儲一并打包。雖然原因各異，但在許多情況下，與恢復(fù)時間和保留期相關(guān)的服務(wù)水平(SLA)問題很難處理。
無論方案是私有的還是多客戶云平臺，管理手段、可見性和恢復(fù)的服務(wù)水平是次級數(shù)據(jù)保護(hù)的關(guān)鍵。一旦提交恢復(fù)請求，恢復(fù)的啟動應(yīng)該直接而且能夠自動完成。用戶應(yīng)該能掌控可預(yù)見的恢復(fù)性能水平(恢復(fù)的數(shù)據(jù)GB/時長)，而且應(yīng)該能從一個簡短的選項列表中選擇保留的時長。最后，用戶應(yīng)該能檢查那些在線備份的狀態(tài)。因為頻度和保留期決定了存儲備份所需的資源 - 也就是成本 - 客戶應(yīng)該能夠在線觀察資源使用狀況和收費(fèi)情況，以免在結(jié)賬時感到意外。
要素8：存儲的靈活適應(yīng)性
存儲的靈活適應(yīng)性是指能夠根據(jù)業(yè)務(wù)的需要的變化做到存儲資源的隨需響應(yīng)。歸根結(jié)底，它取決于操作系統(tǒng)對存儲變化的檢查能力和所使用的訪問方式。
在這里討論的9個要素里，這一點(diǎn)是大眾型云計算平臺做得最好的要素。大多數(shù)方案都有按照預(yù)先設(shè)計的數(shù)量，逐漸增加存儲的能力。刪除空間也是一個選項，通常用于應(yīng)用：云計算環(huán)境中存儲必備的9大要求卷或加載點(diǎn)。如上所述，操作系統(tǒng)對存儲變化的應(yīng)對能力通常是個局限。
支持企業(yè)云需求的存儲需要能靈活擴(kuò)展，需按照客戶能理解的方式計費(fèi)。雖然增加和刪除存儲空間非常重要，用戶傾向于僅為其用到的空間付費(fèi)。他們也希望在基于Web的管理方式下，具有調(diào)整和生成使用狀況報表的功能。這種功能幫助他們控制成本，提供業(yè)務(wù)規(guī)劃的智能。
要素9：存儲報表
當(dāng)公司考慮將其全部或部分IT架構(gòu)外包的時候，經(jīng)常顧慮的是這些特定技術(shù)的不可見性�？蛻粜枰◤娜萘亢托阅芙嵌攘私膺\(yùn)行環(huán)境的狀態(tài)。為了達(dá)到這個目的，通過用戶管理界面，輸出豐富的存儲報表成為必須，使得客戶對于存儲高效的運(yùn)行充滿信心。
在市場上云計算平臺里，與存儲相關(guān)的報表是最基本的工具。許多提供商提供標(biāo)準(zhǔn)的報表來使用，在一些場合下，他們也提供基本的性能評估工具，或者來自提供商，或者來自共享廠商，或者是第三方工具。
企業(yè)云比傳統(tǒng)企業(yè)存儲有優(yōu)勢，傳統(tǒng)企業(yè)存儲常常導(dǎo)致客戶使用單一存儲廠商的方案。這使得報表非常簡單，因為數(shù)據(jù)不用像來自多廠商平臺那樣，需要進(jìn)行翻譯，才能生成一份統(tǒng)一外觀的報表。有關(guān)歷史和實時使用情況的詳細(xì)信息，連同一些關(guān)鍵性能指標(biāo) - 歷史的或?qū)崟r的 - 應(yīng)該可通過用戶管理界面7x24小時實時查看。最終，為了減少企業(yè)對失去控制的擔(dān)憂，云計算的提供商應(yīng)該具備更綜合性、更精確的報表能力，尤其是對于存儲系統(tǒng)使用情況的可見性。
結(jié)論
一個強(qiáng)健的企業(yè)級云不應(yīng)該只片面關(guān)注CPU、內(nèi)存、磁盤、和IP地址分配，在規(guī)劃企業(yè)級云計算平臺策略時，應(yīng)該包括本文所提到的9大要素。這樣，企業(yè)才能擁更完備的云計算平臺來支持業(yè)務(wù)運(yùn)行。
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