對于物理服務器的存儲配置來說，從RAID組中切分出來，為應用提供邏輯塊容量的LUN，一直占據著基礎地位。

　　現在，虛擬服務器環境能夠把一個服務器抽象成物理特征，從而提高硬件資源的擴展性和利用率。

　　但是，仍需將存儲提供給虛擬服務器和桌面虛擬機。虛擬管理程序作為虛擬化層扮演者一個重要的角色，即將物理存儲資源抽象成虛擬設備。

　　那么，對于LUN會有怎樣的變化？這取決于你使用怎樣的虛擬化環境。

　　物理和虛擬驅動器以及LUN

　　暫且不管虛擬管理程序的類型，數據的持久化保存依賴于一些存儲設備載體，如傳統硬盤或者固態硬盤（SSD）。對于塊設備存儲，VMware的vSphere系列，包括ESXi和Microsoft的Hyper-V使用根本不同的策略來呈現物理存儲。

　　vSphere系統使用存儲陣列上配置過的LUN，使用VMware文件系統（VMFS）對其進行格式化。VMFS是一個專利文件格式用于存儲虛擬機文件，利用了磁盤上的組織結構支持高粒度對象和塊級鎖。

　　使用VMFS的必要的原因是大多數vSphere部署時使用少量的大型LUN，每個LUN上會搭載很多虛擬機。故需要高效的鎖機制來保證虛擬環境擴展時性能不會受到嚴重影響。

　　單個虛擬機是由多個獨立文件構成的，包括VMDK（或稱作虛擬機磁盤）在內。一個VMDK類似于一個物理服務器上的硬盤，一個虛擬vSphere上的客戶端可能有多個VMDK文件，這取決于支持的邏輯驅動數、在使用的快照數以及VMDK的類型。

　　舉例來說，對于精簡配置的VMDK，存儲按需分配，一個客戶硬盤由一個主VMDK文件和多個VMDK數據文件構成，后者代表隨著虛擬機寫到磁盤上的數據越來越多，增量分配的空間單元。

　　與之對比的是，Microsoft則是把所有的虛擬機磁盤組件合并成單個文件，即所謂的VHD（虛擬硬盤）。VHD文件可以部署到已格式化過的Microsoft文件系統上，如NTFS或CIFS/SMB。

　　對于Hyper-V沒有單獨的LUN格式。VHD文件作為精簡卷（即所謂的動態硬盤）進行擴張，即增加文件的大小，消耗磁盤上更多的空間。在VHD內部，Microsoft在定長VHD的尾部、動態VHD首尾部存有元數據信息。

　　與VMDK和VMFS相比，VHD在基于塊的環境下更具優勢。在這種環境下底層存儲采用NTFS，即Microsoft用于Windows服務器上存儲的標準文件系統。這就意味著VHD文件可以由系統管理員在卷或系統間進行簡單拷貝，而不需要任何特定工具（當然前提是沒有虛擬機運行）。

　　對虛擬機進行克隆也變得容易起來，只需簡單得對VHD進行復制，用其作為新的虛擬機源文件即可。如果能用到Windows 2012的重刪新特性就錦上添花了，因為這個特性可以顯著減小從主VHD克隆出的虛擬機的空間消耗。

　　為性能進行設計

　　將服務器和桌面整合到虛擬化環境中意味著，跟傳統的物理服務器相比，數據I/O特性發生了很大變化。I/O負載變得難以預測，因為來自虛擬化服務器的單個I/O命令可能以任何順序出現，帶來的大量隨機I/O就不足為奇了。

　　這就是所謂的“I/O blender”效應，結果導致虛擬化環境使用的存儲必須有能力處理I/O的大型卷；對于虛擬桌面，面臨著“boot storms（啟動風暴）”，這是由用戶通常早上啟動虛擬機，工作了一天之后關閉它導致的大量I/O請求導致的。

　　為保證性能，一般存儲部署通常會使用這樣一些選項：
 
　　用于虛擬化環境的全閃存陣列逐漸普及開來。對于虛擬化服務器，它可以提供一致性和可預見的性能；對于虛擬化桌面，它的高I/O帶寬可以處理啟動風暴的問題。

　　混合閃存陣列是對傳統旋轉式介質和固態存儲的混合應用，針對固態存儲上的活動I/O使用動態分層技術。它比全閃存陣列更具價格優勢，因為很多部署上存在著大量不活動的VM數據。

　　高級特性——對于vSphere有VAAI（用于陣列集成的vStorage接口， vStorage APIs for Array Integration），對于Hyper-V有ODX（卸載式數據傳輸，OfflOAded Data Transfer）。當執行諸如給虛擬機做副本或者初始化文件系統等常見任務時，二者均可以卸載來自管理程序的重復任務，減少存儲網絡上的數據傳輸。

　　最終，虛擬環境中的存儲配置實際上是為部署的存儲獲取合適的IOPS。這似乎很難估算，但可以通過如下方式獲得：將現存物理服務器作為遷移計劃的一部分，或通過預先部署一些虛擬服務器然后通過IOPS命令測量。對于虛擬化桌面，最好保證每個桌面有大約5-10的IOPS，整個VDI集區的IOPS按比例擴大。虛擬化環境可能還需要內置額外的IOPS能力來應對啟動風暴。

　　LUN性能和展現形式

　　對于塊設備，LUN一般通過使用光纖通道，以太網光纖通道（FCoE）或者iSCSI等來呈現。光纖通道和FCoE通過使用特定的主機總線適配器（HBA）或CNA（聚合網絡適配器），能夠更容易的將主機IP流量從存儲網絡流量中隔離開來。但即使一個特定的存儲網絡可用，仍有一些重要的設計問題需要考慮。

　　首先，為保證存儲的彈性和高性能，可以通過多個光纖通道接口來提供LUN。我們把存儲彈性作為給定的，因為這一般是存儲系統管理員的標準實踐。就性能而言，多個HBA（或雙口HBA）通過面向性能的分層技術允許vSphere和Hyper-V進行物理分段。

　　這可能看起來不是特別符合邏輯，但是要考慮到vSphere和Hyper-V使用的LUN會相當大，那么到單個LUN的隊列深度就可能存在問題，尤其是在不同優先級的工作負載存在時。當部署了高性能的全閃存設備時這尤為重要。對于iSCSI連接，使用特定的NIC并配置多路徑以實現鏈路冗余。Microsoft和VMware均提供有部署指南來描述如何啟用iSCSI多路徑。

　　LUN大小

　　關于這個話題，即討論LUN的大小還是很有意義的。vSphere（Hyper-V不盡然 ）限制了單個管理程序使用的LUN個數。通常，這些環境中存儲是使用大型LUN（最大到2TB），以最大化總容量。因此，搭載許多主機的特定LUN上的用戶會獲得相同級別的性能。

　　從存儲方面來看，創建很多2TB大小的LUN成本很高。因此，存儲陣列的精簡配置提供這樣的可行性，使得LUN逐步擴大到2TB的容量，同時可以為一個主機提供多個LUN，從而保證盡可能多的LUN中進行分布式I/O。

　　LUN的局限和未來

　　在LUN級別對管理程序進行存儲分組意味著，對提供給單個虛擬機的服務的質量進行了物理限制；一個LUN上的所有訪問者享受的性能級別相同。

　　Microsoft推薦一個VM使用一個LUN，這樣做在較大系統中也許會有限制（顯然意味著大量管理開支），但是仍然可以這樣實現。

　　VMware表示要實現vVOL——虛擬卷——從存儲陣列到管理程序對虛擬機存儲的物理特性進行抽象。這樣做可以根據虛擬機優先級和I/O負載更好的進行粒度劃分，即使他們存在于同一個物理盤陣上。

　　但是盡管一些公司致力于完全棄用存儲陣列，很明顯保留一個智能存儲陣列受益頗多，其中一個好處就是它能夠理解管理程序，并與之交流。

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本文標題：應用于vSphere和Hyper-V的LUN存儲管理

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