確保存儲卷的扇區對齊一直是服務器性能優化的重要部分。近些年,由于服務器虛擬化和重復數據刪除技術的廣泛應用,扇區對齊變得更為重要。本文講述在虛擬數據中心應用扇區對齊的必要性。
扇區對齊與重復數據刪除
在討論虛擬化技術之前,我先談一下在物理數據中心,扇區對齊對重復數據刪除過程的影響。
扇區對齊是基于存儲邏輯塊與物理磁盤扇區匹配的思想。大多數較新的物理硬盤都使用4KB大小的扇區,同樣地,像NTFS這樣的文件系統使用的存儲塊大小也為4KB。而問題是,并不是所有的操作系統都能將存儲塊對齊到下層的扇區。除非存儲塊恰好對齊到一個扇區,否則會跨兩個扇區。這就給重復數據刪除過程帶來了問題。
市場上重復數據刪除產品著實不少,它們采用各種技術以實現存儲的重復數據刪除。一個最通用的重復數據刪除方法就是刪除冗余的存儲塊。
有一點需要注意到的是,扇區不對齊并不影響單個存儲塊的內容。也就是說,無論文件系統是否對齊到物理存儲,存儲塊仍包含相同的數據。同樣地,無論一個卷的扇區是否對齊,塊級重復數據刪除均以相同的方式運行,至少從刪除冗余存儲塊的角度看是這樣。
重刪一個扇區不對齊的卷,最主要的問題在于重復數據刪除過程可能會帶來更為密集的I/O。一個卷如果扇區不對齊,那每一個存儲塊會跨越兩個物理扇區,那么每次讀。ɑ驅懀┮粋塊時,底層硬件就會讀兩個扇區,而扇區對齊時則不會。這在很大程度上關乎性能,但如果磁盤中有很多碎片或存儲塊跨越的兩個扇區不相鄰就難說了。重復數據刪除原本就是一個I/O密集型的處理,但扇區不對齊會使I/O負擔更重。
虛擬化和重復數據刪除
以上討論的理論也適用于虛擬數據中心,但由于虛擬硬盤的使用,需要考慮一個額外的抽象層。如果沒能正確規劃,使用虛擬硬盤的方式可能會嚴重影響重復數據刪除效果。
集群共享卷
不再有硬性需求,Hyper-V和VMware集群可以像以前那樣,部署在共享存儲上。這也就意味著可以把虛擬機構件(包括虛擬硬盤)部署到存儲區域網(SAN)中,這樣它們就可以被虛擬集群中的所有結點訪問。
如果采用基于SAN的共享存儲,那就要確保共享卷對齊到底層的存儲硬件上。還要確保所使用的重復數據刪除方法能與共享存儲兼容。
舉個具體的例子來證明兼容的重要性,考慮在Hyper-V集群中共享存儲的工作方式。集群節點通過邏輯映射(C:\clusterstorage\volume)來訪問共享存儲。但問題是一些重刪軟件不會對服務器的系統卷進行重復數據刪除。即便Hyper-V共享存儲的確不在系統卷上,邏輯映射卻使之在系統卷上。結果就會有有一些重復數據刪除軟件(包括微軟自家的本地文件系統重刪工具)并不能與共享存儲兼容。
如果共享存儲的重復數據刪除過程在你的應用環境中存在問題,你可以通過使用硬件重刪(假設你的SAN支持該特性)來解決這個問題,這樣就可以規避掉操作系統的限制。
虛擬硬盤架構
另一個影響重復數據刪除過程的因素是,虛擬硬盤擁有類似于物理硬盤的結構。換句話說就是,虛擬硬盤也劃分成扇區和磁道,而虛擬機文件系統是基于這種劃分來使用存儲塊的。
虛擬硬盤實際上是物理服務器中真實存在的文件;谶@個前提,假設你有兩個完全相同的虛擬硬盤,但一個是扇區對齊的,一個不是。扇區對齊與否的區別,導致這兩個虛擬硬盤文件在結構上并不相同,即使二者有完全相同的數據。
如果你要進行主機層的重復數據刪除,這種結構上的不同可能會導致被重刪的數據減少。虛擬硬盤內扇區不對齊對于重刪過程來說是否存在問題,取決于你的重刪軟件是否只進行主機層的存儲塊重刪,還是能足夠智能地深入到虛擬硬盤內部。
結論
要對虛擬化的主機進行重復數據刪除,需要考慮很多問題。就實踐上來講,最好確保物理磁盤和虛擬磁盤是扇區對齊的。另外,盡量不要使用精簡配置,因為它會影響性能,在某些情況下還會影響重復數據刪除過程。
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本文標題:扇區對齊如何優化虛擬機重復數據刪除