【文章內(nèi)容簡介】 硬件raid(hardware raid)：通過購買昂貴的raid卡實(shí)現(xiàn)。軟件raid(software raid)：通過操作系統(tǒng)內(nèi)軟件創(chuàng)建陣列，raid處理開銷由CPU負(fù)責(zé)。主板raid(fake raid)：通過主板內(nèi)建raid控制器創(chuàng)建陣列，由操作系統(tǒng)驅(qū)動識別。相對于昂貴的硬件，主板raid(fake raid)就成了我們不錯(cuò)的選擇。Fake raid僅提供廉價(jià)的控制器，raid處理開銷仍由CPU負(fù)責(zé)，因此性能與CPU占用基本與software raid持平。aSV 融入了對FakeRAID的支持，現(xiàn)可支持FakeRAID安裝與使用FakeRAID存儲，目前可以使用intel模式的raid0，raid1，raid5，raid10，LSI模式的raid0 虛擬機(jī)生命周期管理aSV提供了虛擬機(jī)從創(chuàng)建至刪除整個(gè)過程中的全面管理，就像人類的生命周期一樣，虛擬機(jī)最基本的生命周期就是創(chuàng)建、使用和刪除這三個(gè)狀態(tài)。當(dāng)然還包含如下幾個(gè)狀態(tài)：216。 創(chuàng)建虛擬機(jī)216。 虛擬機(jī)開關(guān)機(jī)、重啟、掛起216。 虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)安裝216。 創(chuàng)建模板216。 更新虛擬機(jī)硬件配置216。 遷移虛擬機(jī)及/或虛擬機(jī)的存儲資源216。 分析虛擬機(jī)的資源利用情況216。 虛擬機(jī)備份216。 虛擬機(jī)恢復(fù)216。 刪除虛擬機(jī)在虛擬機(jī)生命周期內(nèi)，虛擬機(jī)可能會在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)經(jīng)歷上述這些狀態(tài)。aSV提供了完善的虛擬機(jī)生命周期管理工具，我們可以通過對虛擬機(jī)生命周期的規(guī)劃，可以想要最大化的發(fā)揮虛擬機(jī)的作用。 虛擬機(jī)熱遷移虛擬化環(huán)境中，物理服務(wù)器和存儲上承載更多的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)，設(shè)備故障時(shí)造成的影響更大。 aSV虛擬化平臺提供虛擬機(jī)熱遷移技術(shù)，降低宕機(jī)帶來的風(fēng)險(xiǎn)、減少業(yè)務(wù)中斷的時(shí)間。aSV虛擬機(jī)熱遷移技術(shù)是指把一個(gè)虛擬機(jī)從一臺物理服務(wù)器遷移到另一臺物理服務(wù)器上，即虛擬機(jī)保存/恢復(fù)(Save/Restore)。首先將整個(gè)虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)完整保存下來，同時(shí)可以快速的恢復(fù)到目標(biāo)硬件平臺上，恢復(fù)以后虛擬機(jī)仍舊平滑運(yùn)行，用戶不會察覺到任何差異。虛擬機(jī)的熱遷移技術(shù)主要被用于雙機(jī)容錯(cuò)、負(fù)載均衡和節(jié)能降耗等應(yīng)用場景。 aSV虛擬化平臺熱遷移提供內(nèi)存壓縮技術(shù)，使熱遷移效率提升一倍，可支持并發(fā)多達(dá)4臺虛擬機(jī)同時(shí)遷移。功能價(jià)值：1. 在設(shè)備維護(hù)過程中，通過熱遷移手動將應(yīng)用遷移至另一臺服務(wù)器，維護(hù)結(jié)束后再遷回來，中間應(yīng)用不停機(jī)，減少計(jì)劃內(nèi)宕機(jī)時(shí)間。2. 可結(jié)合資源動態(tài)調(diào)度策略，例如在夜晚虛擬機(jī)負(fù)荷減少時(shí)，通過預(yù)先配置自動將虛擬機(jī)遷移集中至部分服務(wù)器，減少服務(wù)器的運(yùn)行數(shù)量，從而降低設(shè)備運(yùn)營能耗上的支出。 aSV的特色技術(shù) 快虛在實(shí)際的IT應(yīng)用系統(tǒng)在部署虛擬化的時(shí)候，會存在虛擬化遷移的需求，為了實(shí)現(xiàn)將windows主機(jī)系統(tǒng)下的應(yīng)用系統(tǒng)平滑的遷移至VM環(huán)境中，除了傳統(tǒng)的P2V、V2V工具，深信服采用技術(shù)創(chuàng)新，基于Windows環(huán)境中，推出了獨(dú)有的快虛技術(shù)?？焯摷夹g(shù)實(shí)現(xiàn)原理為：在Windows環(huán)境下，先創(chuàng)建一個(gè)虛擬磁盤文件, 并使用Windows驅(qū)動程序?qū)μ摂M磁盤進(jìn)行保護(hù)，保證虛擬磁盤文件占用的物理扇區(qū)不會被移動. 獲取虛擬磁盤文件所占的物理簇信息，并保存到當(dāng)前系統(tǒng)盤下的配置文件中, 安裝aSV的引導(dǎo)程序以及內(nèi)核到當(dāng)前Windows系統(tǒng)盤下，安裝系統(tǒng)引導(dǎo)程序，并向系統(tǒng)引導(dǎo)中添加aSV的引導(dǎo)項(xiàng)，默認(rèn)引導(dǎo)到aSV系統(tǒng). 當(dāng)在aSV中向虛擬磁盤讀寫數(shù)據(jù)時(shí)，虛擬磁盤驅(qū)動根據(jù)讀寫的扇區(qū)位置重新定位到虛擬磁盤文件所對應(yīng)的物理扇區(qū)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取，下次進(jìn)入aSV系統(tǒng)后仍然可以讀寫已有數(shù)據(jù)。通過快虛技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了將應(yīng)用環(huán)境遷移到了虛擬機(jī)環(huán)境中，同時(shí)在現(xiàn)有的物理主機(jī)服務(wù)器之上，快速的構(gòu)建了虛擬化底層的hypervisor。 虛擬機(jī)的HAHA全稱是High Availability(高可用性)。在aSV環(huán)境中，如果出現(xiàn)部署了HA的虛擬機(jī)所在主機(jī)的物理口網(wǎng)線被拔出、或存儲不能訪問等出現(xiàn)的物理故障時(shí)，會將此虛擬機(jī)切換到其他的主機(jī)上運(yùn)行，保障虛擬機(jī)上的業(yè)務(wù)正常使用。aSV存在后臺進(jìn)程，通過輪詢的機(jī)制，每隔5s檢測一次虛擬機(jī)狀態(tài)是否異常，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，切換HA虛擬機(jī)到其他主機(jī)運(yùn)行。下面任意一種情況發(fā)生，都會觸發(fā)HA虛擬機(jī)切換主機(jī)，連續(xù)三次檢測到，虛擬機(jī)所連接的物理網(wǎng)卡被拔出（不包括網(wǎng)卡被禁用情況）連續(xù)兩次檢測到，虛擬機(jī)當(dāng)前主機(jī)無法訪問虛擬機(jī)的存儲通過aSV的HA技術(shù)，對業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了高可用性，極大縮短了由于各種主機(jī)物理或者鏈路故障引起的業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。 動態(tài)資源調(diào)度在虛擬化環(huán)境中，如果生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用整合到硬件資源相對匱乏的物理主機(jī)上，虛擬機(jī)的資源需求往往會成為瓶頸，全部資源需求很有可能超過主機(jī)的可用資源，這樣業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能也無法保障。aSV虛擬化管理平臺提供的動態(tài)資源調(diào)度技術(shù)，通過引入一個(gè)自動化機(jī)制，持續(xù)地動態(tài)平衡資源能力，將虛擬機(jī)遷移到有更多可用資源的主機(jī)上，確保每個(gè)虛擬機(jī)在任何節(jié)點(diǎn)都能及時(shí)地調(diào)用相應(yīng)的資源。即便大量運(yùn)行對CPU和內(nèi)存占用較高的虛擬機(jī)（比如數(shù)據(jù)庫虛擬機(jī)），只要開啟了動態(tài)資源調(diào)度功能，就可實(shí)現(xiàn)全自動化的資源分配和負(fù)載平衡功能，也可以顯著地降低數(shù)據(jù)中心的成本與運(yùn)營費(fèi)用。aSV的動態(tài)資源調(diào)度功能其實(shí)現(xiàn)原理：通過跨越集群之間的心跳機(jī)制，定時(shí)監(jiān)測集群內(nèi)主機(jī)的CPU和內(nèi)存等計(jì)算資源的利用率，并根據(jù)用戶自定義的規(guī)則來判斷是否需要為該主機(jī)在集群內(nèi)尋找有更多可用資源的主機(jī)，以將該主機(jī)上的虛擬機(jī)通過虛擬機(jī)遷移技術(shù)遷移到另外一臺具有更多合適資源的服務(wù)器上，或者將該服務(wù)器上其它的虛擬機(jī)遷移出去，從而保證某個(gè)關(guān)鍵虛擬機(jī)的資源需求。 多USB映射當(dāng)物理服務(wù)器部署虛擬化之后。其中類似金蝶等需要通過usb key進(jìn)行應(yīng)用加密的服務(wù)器，轉(zhuǎn)化到虛擬化后，需要將插在虛擬化平臺上的硬件key，映射給虛擬機(jī)，而且需要滿足虛擬機(jī)熱遷移、跨主機(jī)映射的需求。 業(yè)界給出的方案有三種：一、采用主機(jī)映射：直接采用主機(jī)映射的方式來完成，缺點(diǎn)是不支持網(wǎng)絡(luò)映射,無法支持熱遷移、網(wǎng)絡(luò)映射的需求。二、采用Usb Anywhere：通過使用中間設(shè)備，將中間設(shè)備IP化，然后在虛擬機(jī)上安裝驅(qū)動并配置對端設(shè)備的方式進(jìn)行的。缺點(diǎn)是需要guest虛擬機(jī)內(nèi)部進(jìn)行修改安裝特定軟件，與第三方應(yīng)用進(jìn)行配合才能完成。三、采用底層硬件虛擬化加網(wǎng)絡(luò)代理：支持熱遷移、網(wǎng)絡(luò)映射、無需修改guest機(jī)內(nèi)部。最終實(shí)現(xiàn)，物理設(shè)備遷移到虛擬化平臺后，可以直接無縫的操作讀取原usb硬件設(shè)備。同時(shí)解決上述兩種方案中的缺陷，破除了在虛擬化推廣中外設(shè)映射造成的阻礙。熱遷移功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)制：由于整體方案是基于網(wǎng)絡(luò)代理處理，所以在遷移到對端設(shè)備，進(jìn)行虛擬機(jī)切換時(shí)，發(fā)送消息，觸發(fā)usb服務(wù)程序修改連接的目的端ip，然后發(fā)起網(wǎng)絡(luò)重連。隧道一旦重連成功，usb設(shè)備通信隨即恢復(fù)，對于guest上層來說，是無感知的。aSV采用上述的第三種方案，融入了對多USB的支持，帶來的優(yōu)勢有：usb設(shè)備動態(tài)插入提示guest虛擬機(jī)無需安裝插件；能支持熱遷移，跨主機(jī)映射，適應(yīng)VMP集群環(huán)境；虛擬機(jī)遷移完成可以自動掛載上原usb設(shè)備；可以簡化集成為類似usb hub的小設(shè)備，與VMP配套，搭建usb映射環(huán)境；虛擬機(jī)故障重啟、目標(biāo)端usb設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中斷等異常情況恢復(fù)后自動重映射。 aSAN存儲虛擬化 存儲虛擬化概述 虛擬后對存儲帶來的挑戰(zhàn)采用計(jì)算虛擬化技術(shù)給服務(wù)器帶來更高的資源利用率、給業(yè)務(wù)帶來更便捷的部署，降低了TCO，與此同時(shí)，服務(wù)器虛擬化的部署給存儲帶來以下挑戰(zhàn)：相比傳統(tǒng)的物理服務(wù)器方式，單個(gè)存儲系統(tǒng)承載了更多的業(yè)務(wù)，存儲系統(tǒng)需要更強(qiáng)勁的性能來支撐；采用共享存儲方式部署虛擬機(jī)，單個(gè)卷上可能承載幾十或上百的虛擬機(jī)，導(dǎo)致卷IO呈現(xiàn)更多的隨機(jī)特征，這對傳統(tǒng)的Cache技術(shù)提出挑戰(zhàn)；單個(gè)卷承載多個(gè)虛擬機(jī)業(yè)務(wù)，要求存儲系統(tǒng)具備協(xié)調(diào)虛擬機(jī)訪問競爭，保證對IO吞吐要求高的虛擬機(jī)獲取到資源實(shí)現(xiàn)性能目標(biāo)；單個(gè)卷上承載較多的虛擬機(jī)，需要卷具有很高的IO性能，這對傳統(tǒng)受限于固定硬盤的RAID技術(shù)提出挑戰(zhàn)。 分布式存儲技術(shù)的發(fā)展業(yè)界典型的分布式存儲技術(shù)主要有分布式文件系統(tǒng)存儲、分布式對象存儲和分布式塊設(shè)備存儲等幾種形式。分布式存儲技術(shù)ServerSAN及其相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)日趨成熟，并在IT行業(yè)得到了廣泛的使用和驗(yàn)證，例如互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎中使用的分布式文件存儲，商業(yè)化公有云中使用的分布式塊存儲等。分布式存儲軟件系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：高性能：數(shù)據(jù)分散存放，實(shí)現(xiàn)全局負(fù)載均衡，分布式緩存；高可靠：采用集群管理方式，不存在單點(diǎn)故障，靈活配置多數(shù)據(jù)副本，不同數(shù)據(jù)副本存放在不同的機(jī)架、服務(wù)器和硬盤上，單個(gè)物理設(shè)備故障不影響業(yè)務(wù)的使用，系統(tǒng)檢測到設(shè)備故障后可以自動重建數(shù)據(jù)副本；高擴(kuò)展：沒有集中式存儲控制器，支持平滑擴(kuò)容，容量幾乎不受限制；易管理： 存儲軟件直接部署在服務(wù)器上，沒有單獨(dú)的存儲專用硬件設(shè)備，通過Web 頁面的方式進(jìn)行存儲的管理，配置和維護(hù)簡單。 深信服aSAN概述aSAN是深信服在充分掌握了用戶對虛擬化環(huán)境存儲方面的需求基礎(chǔ)上，推出以aSAN分布式存儲軟件為核心的解決方案， aSAN是基于分布式文件系統(tǒng)Glusterfs開發(fā)的面對存儲虛擬化的一款產(chǎn)品， 并作為超融合架構(gòu)中的重要組成部分，為云計(jì)算環(huán)境而設(shè)計(jì)，融合了分布式緩存、SSD讀寫緩存加速、多副本機(jī)制保障、故障自動重構(gòu)機(jī)制等諸多存儲技術(shù)，能夠滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)的存儲需求，保證客戶業(yè)務(wù)高效穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。 aSAN技術(shù)原理aSAN基于底層Hypervisor之上，通過主機(jī)管理、磁盤管理、緩存技術(shù)、存儲網(wǎng)絡(luò)、冗余副本等技術(shù)，管理集群內(nèi)所有硬盤，“池化”集群所有硬盤存儲的空間，通過向VMP提供訪問接口，使得虛擬機(jī)可以進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的保存、管理和讀寫等整個(gè)存儲過程中的操作。 主機(jī)管理aSAN需要基于VMP集群獲取集群內(nèi)主機(jī)信息，因此在構(gòu)建aSAN時(shí)，首先會要求建立VMP集群，所以在aSAN的環(huán)境中，至少需要2臺主機(jī)節(jié)點(diǎn)來構(gòu)建aSAN。 文件副本由于下一節(jié)磁盤管理的策略與副本設(shè)置有直接管理，因此在講解磁盤管理前，我們要先介紹文件副本技術(shù)。所謂文件副本，即將文件數(shù)據(jù)保存多份的一種冗余技術(shù)。aSAN副本顆粒度是文件級別。例如兩個(gè)副本，即把文件A同時(shí)保存到磁盤1和磁盤2上。并且保證在無故障情況下，兩個(gè)副本始終保持一致。技術(shù)特點(diǎn)：存儲池可用空間=集群全部機(jī)械磁盤空間/副本數(shù)（同構(gòu)情況），因此副本是會降低實(shí)際可用容量的。底層管理的副本對上層服務(wù)是透明的，上層無法感知副本的存在。磁盤管理、副本分布由底層服務(wù)負(fù)責(zé)，副本顆粒度是文件級。在沒有故障等異常情況下，文件副本數(shù)據(jù)是始終一致的，不存在所謂主副本和備副本之分。如果對文件A進(jìn)行修改，如寫入一段數(shù)據(jù)，這段數(shù)據(jù)會被同時(shí)寫到兩個(gè)副本文件。如果是從文件A讀取一段數(shù)據(jù)，則只會從其中一個(gè)副本讀取。 磁盤管理aSAN磁盤管理服務(wù)根據(jù)集群內(nèi)主機(jī)數(shù)和aSAN初始化時(shí)所選擇的副本數(shù)決定集群內(nèi)所有受管磁盤的組織策略。在多主機(jī)集群下，可采用兩個(gè)副本或三個(gè)副本組建aSAN的磁盤管理，為了支持主機(jī)故障而不影響數(shù)據(jù)完整性的目標(biāo)，復(fù)制卷的磁盤組的每個(gè)磁盤都必須是在不同主機(jī)上。即需要做到跨主機(jī)副本?？缰鳈C(jī)副本的關(guān)鍵在于復(fù)制卷磁盤分組算法。以下面場景為列（兩臺主機(jī)，每臺主機(jī)各三塊磁盤組建兩個(gè)副本）：當(dāng)構(gòu)建兩副本，并且兩臺主機(jī)磁盤數(shù)相同時(shí)。主機(jī)間的磁盤會一一對應(yīng)組成復(fù)制卷。邏輯視圖如下：從邏輯視圖上，可以看出來和前面提到的單主機(jī)邏輯視圖并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，只是最底層的磁盤分組時(shí)，保證了復(fù)制卷內(nèi)下面的磁盤不在同一主機(jī)內(nèi)，從而達(dá)到了文件跨主機(jī)副本的目標(biāo)。 SSD讀緩存加速原理在aSAN里面，會默認(rèn)把系統(tǒng)內(nèi)的SSD磁盤作為緩存盤使用，下面介紹aSAN SSD讀緩存原理。首先需要區(qū)分aSAN客戶端和服務(wù)端概念。在aSAN里面，負(fù)責(zé)處理底層磁盤IO稱為服務(wù)端；負(fù)責(zé)向上層提供存儲接口（如訪問的掛載點(diǎn)）稱為客戶端。aSAN SSD讀緩存工作在客戶端,（注意：aSAN的SSD寫緩存則工作在服務(wù)端）。邏輯視圖如下：下面拋開底層的分布卷、復(fù)制卷、磁盤分組等概念，僅在客戶端上理解SSD讀緩存的原理。 SSD讀緩存的緩存顆粒度是按文件數(shù)據(jù)塊緩存，不是文件整體。例如，A、B、C 三個(gè)文件，可以分別各緩存讀過的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，沒讀過的部分不緩存。簡單地看，SSD讀緩存模塊工作在文件訪問入口和服務(wù)端通信層之間。所有對文件的IO動作都會經(jīng)過SSD讀緩存模塊進(jìn)行處理。下面分別針對首次文件讀取、二次文件讀取、文件寫入3個(gè)過程說明工作流程。l 首次文件讀取未緩存數(shù)據(jù)塊的首次讀操作步驟說明：1. 從上層下來一個(gè)針對A文件的區(qū)間塊 [A1，A2] 的讀操作，由于該數(shù)據(jù)塊是首次讀取，沒命中SSD讀緩存。該讀操作會直接傳遞到下去，進(jìn)入流程2。2. [A1，A2]的讀操作繼續(xù)傳遞到服務(wù)端，進(jìn)行具體的讀操作，完成后返回，進(jìn)入流程33. 數(shù)據(jù)塊[A1，A2]在流程3里面返回到SSD讀緩存模塊，進(jìn)入流程44. SSD讀緩存模塊會把數(shù)據(jù)塊[A1，A2]復(fù)制一份保存到SSD磁盤并建立相關(guān)索引。原數(shù)據(jù)塊[A1，A2]繼續(xù)往上返回到上層響應(yīng)讀操作。、因此這個(gè)緩存動作不會對原操作造成延時(shí)。5. 至此，數(shù)據(jù)塊[A1，A2]就被保存到SSD磁盤內(nèi)，以備下次讀取直接從SSD磁盤讀取。l 二次文件讀取針對已緩存數(shù)據(jù)塊的二次讀取步驟說明：假設(shè)數(shù)據(jù)塊[A1，A2]已經(jīng)緩存到SSD磁盤內(nèi)，1. 從上層下來一個(gè)同樣是針對A文件的區(qū)間塊 [A1，A2] 的讀操作。2. 由于該數(shù)據(jù)塊[A1，A2]已經(jīng)有緩存，在SSD讀緩存模塊里面命中索引，從而直接向SSD磁盤發(fā)起讀出緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]的操作。3. 緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]從SSD磁盤返回到SSD讀緩存模塊，進(jìn)入流程44. SSD讀緩存模塊把緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]返回給上層。至此，對緩存數(shù)據(jù)塊[A1，A2]的重復(fù)讀取直接在客戶端返回，避免了服務(wù)端通信的流程，從而減少了延時(shí)和減輕了底層磁盤的IO壓力。l 文件寫入雖然當(dāng)前aSAN實(shí)現(xiàn)的讀緩存，但