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應(yīng)用：云計(jì)算環(huán)境中存儲(chǔ)必備的9大要求
介紹
在最近對(duì)云計(jì)算的所有關(guān)注中，存儲(chǔ)更多地被視為基礎(chǔ)平臺(tái)。時(shí)至今日，許多云計(jì)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(chǔ)，或者還有一些面向互聯(lián)網(wǎng)的IP技術(shù)。近來(lái)，出現(xiàn)了有趣的與云計(jì)算和存儲(chǔ)相關(guān)的高級(jí)技術(shù)，特別是使用Web Services訪問(wèn)方式，使得訪問(wèn)存儲(chǔ)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(chǔ)和管理的"企業(yè)級(jí)特征"在IT架構(gòu)創(chuàng)新上不斷推成出新。存儲(chǔ)架構(gòu)師意識(shí)到這些特征對(duì)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(jì)算還缺乏這些特征。本篇白皮書(shū)的目標(biāo)是描述企業(yè)云計(jì)算中存儲(chǔ)必備的9個(gè)要素。
要素1：性能
性能需要付出成本。在一個(gè)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(yǔ)言轉(zhuǎn)換成IT模式。因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)換困難，通常企業(yè)止步于靜態(tài)的IT架構(gòu)，無(wú)法應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)變化著的性能需求。企業(yè)云計(jì)算提供了一個(gè)更能應(yīng)對(duì)變化著的性能需求的平臺(tái)。
在早期的云計(jì)算平臺(tái)里，存儲(chǔ)I/O一般都會(huì)有較高的延遲。這是因?yàn)閺S商注意到使云計(jì)算的數(shù)據(jù)更容易訪問(wèn)，但沒(méi)注意到提高與性能、帶寬和IOPS相關(guān)的服務(wù)級(jí)別。有兩個(gè)原因?qū)е卵舆t較高：訪問(wèn)的模式和類型，以及存儲(chǔ)分布的配置。
訪問(wèn)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(wèn)包括共享的物理服務(wù)層(如以太網(wǎng))和幾個(gè)協(xié)議層(如SOAP或NFS)，一般比專門(mén)的物理層(如FC)產(chǎn)生更多的延遲。市場(chǎng)上大多數(shù)云計(jì)算平臺(tái)包括Internet的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)訪問(wèn)延遲。
對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)，大多數(shù)云計(jì)算的市場(chǎng)在RAID或JBOD配置中使用SATA磁盤(pán)。因?yàn)镾ATA(有段時(shí)間被視為近線磁盤(pán))的性能一般比企業(yè)磁盤(pán)(一般指FC盤(pán))稍差一些，導(dǎo)致存儲(chǔ)設(shè)備的性能低于應(yīng)用的需求。
當(dāng)你采用低性能存儲(chǔ)介質(zhì)的相對(duì)低帶寬和高延遲的訪問(wèn)模式時(shí)，使用整個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)的企業(yè)無(wú)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(cè)試和開(kāi)發(fā)。
相比來(lái)說(shuō)，企業(yè)云計(jì)算平臺(tái)需要提供更多不同性能存儲(chǔ)層的選擇。當(dāng)性能需求的變化時(shí)，例如，應(yīng)用從測(cè)試遷移到生產(chǎn)環(huán)境，存儲(chǔ)平臺(tái)應(yīng)該能使用這種變化。理想的企業(yè)云計(jì)算的存儲(chǔ)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(jí)別給業(yè)務(wù)性能的需求。
最后，為了滿足企業(yè)高端存儲(chǔ)的性能需求，云計(jì)算方案必須采用高于或者目前正在使用的企業(yè)級(jí)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(gè)系統(tǒng)管理環(huán)境里，企業(yè)級(jí)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(lái)。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(jì)的初始架構(gòu)。
在大多數(shù)云計(jì)算市場(chǎng)里，無(wú)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(shí)，由管理程序確保數(shù)據(jù)是否毀壞或者被錯(cuò)誤的虛機(jī)訪問(wèn)。這與集群服務(wù)器多年來(lái)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(wèn)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(jì)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(wèn)，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(wèn)路徑。這可以通過(guò)NPIV(SAN N端口 ID虛擬化)使用得Zoning、LUN Masking、訪問(wèn)列表、權(quán)限配置來(lái)完成。
要素3：自動(dòng)ILM存儲(chǔ)
信息生命周期管理(ILM)曾經(jīng)成為非常有效的市場(chǎng)行為的重心，被那些出售分層存儲(chǔ)的廠商所推崇。雖然ILM本質(zhì)上非常簡(jiǎn)單 - 存儲(chǔ)的成本與數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)價(jià)值相匹配，實(shí)際的挑戰(zhàn)來(lái)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(méi)有部署到市場(chǎng)上的大多數(shù)云計(jì)算平臺(tái)中。原因有兩個(gè)，第一，在許多云計(jì)算中，大部分磁盤(pán)介質(zhì)采用處于典型ILM方案中的最低層存儲(chǔ)，這樣就沒(méi)法把數(shù)據(jù)往更底層遷移，ILM也就無(wú)法部署。第二，許多企業(yè)不需要為云計(jì)算常用的計(jì)算類型而更長(zhǎng)時(shí)間地管理數(shù)據(jù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)云計(jì)算通常用于功能測(cè)試/開(kāi)發(fā)、概念驗(yàn)證(POC)、Web服務(wù)器測(cè)試等�？紤]到多種因素，實(shí)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(jì)算不相符。
根據(jù)一些行業(yè)報(bào)告，70%的數(shù)據(jù)是靜態(tài)的。通過(guò)將合適的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在合適的介質(zhì)上，企業(yè)能削減成本。他們能意識(shí)到通過(guò)部署云平臺(tái)能節(jié)省成本，在云計(jì)算中實(shí)施ILM帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益意義重大。但前提是無(wú)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(jí)ILM方法，無(wú)論訪問(wèn)方式和應(yīng)用類型。通過(guò)在數(shù)據(jù)塊一級(jí)跟蹤數(shù)據(jù)的屬性，就無(wú)需在操作系統(tǒng)這一級(jí)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(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)方式。它不僅在保持性能(所有的數(shù)據(jù)寫(xiě)入都在高速層完成)的同時(shí)優(yōu)化存儲(chǔ)的成本，而且通過(guò)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?yàn)榻�存儲(chǔ)僅消耗企業(yè)存儲(chǔ)的大約20%的能耗。為此，要做到真正適合企業(yè)級(jí)應(yīng)用的自動(dòng)分級(jí)存儲(chǔ)，卷級(jí)或文件級(jí)數(shù)據(jù)遷移無(wú)法勝任，顆粒度必須細(xì)化到數(shù)據(jù)塊級(jí)。只有數(shù)據(jù)塊級(jí)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(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)方式，做到對(duì)應(yīng)用支持的隨需相應(yīng)。
要素4：存儲(chǔ)訪問(wèn)模式
訪問(wèn)存儲(chǔ)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(guò)Web服務(wù)�；趬K和文件的訪問(wèn)方式在企業(yè)應(yīng)用中最常見(jiàn)，能更好地控制性能、可用性和安全性。在這點(diǎn)上，市場(chǎng)上大多數(shù)云計(jì)算平臺(tái)利用Web服務(wù)的接口，如SOAP和REST(代表性狀態(tài)傳輸)訪問(wèn)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(wèn)存儲(chǔ)的方式來(lái)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?yàn)槠髽I(yè)需要支持在不同時(shí)區(qū)的用戶并保證全天候的可用性。雖然服務(wù)級(jí)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?yàn)橛兄喾N架構(gòu)的復(fù)合SLA的重疊。
在前面提到，在市場(chǎng)上大多數(shù)云計(jì)算平臺(tái)中，I/O性能最先得到考慮。如果云平臺(tái)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(xiǎn)的最佳方式。雖然，云存儲(chǔ)服務(wù)提供商在考慮成本的同時(shí)繼續(xù)增加可用性，但是目前市場(chǎng)上的服務(wù)級(jí)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(jí)云計(jì)算中，存儲(chǔ)系統(tǒng)夠出來(lái)企業(yè)內(nèi)的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)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(guò)程。在低端的企業(yè)級(jí)云計(jì)算中，存儲(chǔ)可用性與今天市場(chǎng)上云計(jì)算平臺(tái)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(jí)云存儲(chǔ)供應(yīng)商必須利用健全的架構(gòu)設(shè)計(jì)和被充分驗(yàn)證過(guò)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(chǎng)上大多數(shù)云計(jì)算平臺(tái)里，主數(shù)據(jù)保護(hù)的問(wèn)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(jì)算平臺(tái)中使用，因?yàn)榧夹g(shù)的復(fù)雜性和成本。有一些大眾云存儲(chǔ)方案通過(guò)維護(hù)數(shù)據(jù)的多份拷貝來(lái)保護(hù)主數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行沒(méi)有RAID保護(hù)的存儲(chǔ)里，以此降低成本。
企業(yè)級(jí)云的主數(shù)據(jù)保護(hù)應(yīng)該基于內(nèi)部企業(yè)級(jí)方案。當(dāng)方案的業(yè)務(wù)影響分析(BIA)需要時(shí)，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(chǔ)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(yàn)，各種選項(xiàng)必須打包，這樣服務(wù)能自動(dòng)部署。其結(jié)果是，將一系列綁定的選項(xiàng)打包，能夠應(yīng)對(duì)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(wú)論如何，多數(shù)用戶將意識(shí)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(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)
次級(jí)數(shù)據(jù)來(lái)源于主數(shù)據(jù)的歷史拷貝來(lái)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(xiě)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(zhǎng)期保存。典型的方案常包括備份軟件和幾類存儲(chǔ)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(wèn)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(chǔ)中，以完成次級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)。但大眾云計(jì)算平臺(tái)的供應(yīng)商很少將這些與在線存儲(chǔ)一并打包。雖然原因各異，但在許多情況下，與恢復(fù)時(shí)間和保留期相關(guān)的服務(wù)水平(SLA)問(wèn)題很難處理。
無(wú)論方案是私有的還是多客戶云平臺(tái)，管理手段、可見(jiàn)性和恢復(fù)的服務(wù)水平是次級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)的關(guān)鍵。一旦提交恢復(fù)請(qǐng)求，恢復(fù)的啟動(dòng)應(yīng)該直接而且能夠自動(dòng)完成。用戶應(yīng)該能掌控可預(yù)見(jiàn)的恢復(fù)性能水平(恢復(fù)的數(shù)據(jù)GB/時(shí)長(zhǎng))，而且應(yīng)該能從一個(gè)簡(jiǎn)短的選項(xiàng)列表中選擇保留的時(shí)長(zhǎng)。最后，用戶應(yīng)該能檢查那些在線備份的狀態(tài)。因?yàn)轭l度和保留期決定了存儲(chǔ)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(shí)感到意外。
要素8：存儲(chǔ)的靈活適應(yīng)性
存儲(chǔ)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(chǔ)資源的隨需響應(yīng)。歸根結(jié)底，它取決于操作系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)變化的檢查能力和所使用的訪問(wèn)方式。
在這里討論的9個(gè)要素里，這一點(diǎn)是大眾型云計(jì)算平臺(tái)做得最好的要素。大多數(shù)方案都有按照預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)量，逐漸增加存儲(chǔ)的能力。刪除空間也是一個(gè)選項(xiàng)，通常用于應(yīng)用：云計(jì)算環(huán)境中存儲(chǔ)必備的9大要求卷或加載點(diǎn)。如上所述，操作系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)變化的應(yīng)對(duì)能力通常是個(gè)局限。
支持企業(yè)云需求的存儲(chǔ)需要能靈活擴(kuò)展，需按照客戶能理解的方式計(jì)費(fèi)。雖然增加和刪除存儲(chǔ)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(bào)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(chǔ)報(bào)表
當(dāng)公司考慮將其全部或部分IT架構(gòu)外包的時(shí)候，經(jīng)常顧慮的是這些特定技術(shù)的不可見(jiàn)性。客戶需要包括從容量和性能角度了解運(yùn)行環(huán)境的狀態(tài)。為了達(dá)到這個(gè)目的，通過(guò)用戶管理界面，輸出豐富的存儲(chǔ)報(bào)表成為必須，使得客戶對(duì)于存儲(chǔ)高效的運(yùn)行充滿信心。
在市場(chǎng)上云計(jì)算平臺(tái)里，與存儲(chǔ)相關(guān)的報(bào)表是最基本的工具。許多提供商提供標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)表來(lái)使用，在一些場(chǎng)合下，他們也提供基本的性能評(píng)估工具，或者來(lái)自提供商，或者來(lái)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(chǔ)有優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)企業(yè)存儲(chǔ)常常導(dǎo)致客戶使用單一存儲(chǔ)廠商的方案。這使得報(bào)表非常簡(jiǎn)單，因?yàn)閿?shù)據(jù)不用像來(lái)自多廠商平臺(tái)那樣，需要進(jìn)行翻譯，才能生成一份統(tǒng)一外觀的報(bào)表。有關(guān)歷史和實(shí)時(shí)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(shí)的 - 應(yīng)該可通過(guò)用戶管理界面7x24小時(shí)實(shí)時(shí)查看。最終，為了減少企業(yè)對(duì)失去控制的擔(dān)憂，云計(jì)算的提供商應(yīng)該具備更綜合性、更精確的報(bào)表能力，尤其是對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)使用情況的可見(jiàn)性。
結(jié)論
一個(gè)強(qiáng)健的企業(yè)級(jí)云不應(yīng)該只片面關(guān)注CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)、和IP地址分配，在規(guī)劃企業(yè)級(jí)云計(jì)算平臺(tái)策略時(shí)，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(jì)算平臺(tái)來(lái)支持業(yè)務(wù)運(yùn)行。
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