1 企業現狀
某企業已成立20 多年，注冊資本達40 億元，在國內擁有30 余家子公司。近年來，隨著公司業務的不斷擴大，信息化技術的更新，其業務數據量也呈指數級的增長，作為企業重要財富的業務數據，其存放及管理也就顯示特別重要，因此，企業對存儲設備和存儲系統的要求越來越高。
目前該企業的業務應用、電子商務、多媒體、電子郵件和數據挖掘等系統不斷的增加，服務器、存儲設備數目也隨之迅速上升。由于缺乏系統的規劃和管理，中心機房中放置了各類服務器和存儲設備等基礎設施。這些不同時期、不同型號以及不同廠商的設施給該企業帶來許多問題，主要體現在以下幾個方面：
(1)該企業目前擁有的存儲設備包括IBM、 HP、SUN 等廠商的存儲系統，這些存儲系統在使用中存在著“SAN 信息孤島”的現象；
(2)在使用不同廠商的存儲子系統時，主機服務器端的系統管理員就得將不同廠商提供的多路徑軟件安裝在同一臺主機服務器上，這些多路徑軟件之間有時會發生沖突，導致應用無法正常使用；
(3)目前該企業的存儲系統主要以手工管理為主，管理維護的工作量和運營成本比較大；
(4)隨著企業日益增加的存儲容量，管理人員以及其運營成本也在日益增加；
(5)各廠商的存儲子系統只能實現自身的災備，無法在不同廠商的設備之間進行災備；
(6)不同的廠商設備之間的數據遷移成本比較高，而且無法實現非中斷的數據遷移；
(7)由于企業中存在著多種系統平臺，平臺的數據共享與同步不僅降低效率，而且增加了運行的成本；
(8)現有的存儲設備利用率不高，無法充分利用企業現有的存儲資源；
(9)傳統的直連擴展方式只能提供給用戶有限的擴展能力，在空間擴展的同時還會影響到企業的生產應用，同時，由于無法對不同用戶的可用空間進行靈活的調配，造成空間應用的浪費；
(10)現有的存儲系統的制冷和電費等能耗較高，無法實現“綠色化”。
2 方案目標
為了更高效地對存儲設備進行管理和應用，擬對該企業的存儲管理做以下工作：
(1)建立統一的存儲架構，該架構要能夠兼容不同時期、不同型號以及不同廠商存儲設備，其在滿足企業數據管理需求的同時降低存儲的總體擁有成本；
(2)統一存儲資源，做到各種存儲設備的資源共享，減少存儲資源浪費。同時還要避免“SAN 信息孤島”；
(3)提高管理人員的工作效率，不再依靠手工進行管理，而是采取圖形化界面的集中管理，實現自動化按需分配，將系統管理員的工作重點從日常存儲配置轉移到總體存儲部署和利用上。要在人手有限或降低運營成本的情況下管理日益增加的存儲設備及其容量；
(4)提高存儲設備的使用效率，使其可以任意擴展存儲容量以滿足企業業務數據量日益增加的需求，要求在對存儲架構進行更改時，能夠讓設備的應用繼續運行而不會發生中斷；
(5)實現分層存儲，根據不同的業務需求采用成本和性能都各不相同的存儲，并且在不會對設備的應用造成中斷影響的同時將數據在各層之間進行移動；
(6)在不同存儲系統中采用基于網絡的復制服務，將存儲在企業級存儲設備上生產數據通過創建的備份拷貝存儲在成本較低的存儲設備上，從而簡化存儲環境，降低存儲的總成本；
(7)提高對存儲設備的利用率，減少未來對額外存儲設備的需求，從而減少對存儲設備的總量需求，達到降低能耗目的，實現“綠色化”。
3 IBM SVC 虛擬引擎
為了滿足該企業的需求，可以采用異構存儲整合來實現，所謂異構存儲整合，也稱為“存儲虛擬化”或“虛擬存儲(Storage Virtualization)”，其主要是把多個或多種存儲介質模塊通過一定的手段進行集中管理，所有的存儲模塊都放在一個存儲池(Storage Pool)中，進行統一管理，從而集中存儲資源，更好管理存儲設備，為企業提供高效的資源。
IBM SVC 虛擬引擎(IBM SAN Volume Controller，縮寫為IBM SVC)，是一種“虛擬存儲”技術整合異構存儲設備。IBM SVC 是整個SAN(StorageArea Network，存儲域網絡)網絡的控制器，將整個SAN 中的各種存儲設備整合成一個巨大的存儲池，使得用戶充分利用存儲資源并可按需分配存儲空間、性能和功能，如圖1 所示。
圖1 IBM SVC 的位置
在存儲子系統與主機服務器之間引入IBM SVC 后，主機服務器所有的I/O 必然要經過IBM SVC 內部，相當于IBM SVC 要接管從主機服務器過來的所有I/O。要做到這一點，IBM SVC 內部必須創建一個虛擬層，以使得主機服務器看似可以直接訪問真正的物理存儲系統，這個虛擬層的創建依賴于存儲虛擬化技術。存儲虛擬化就是將實際的物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離開來，主機服務器只與分配給它們的邏輯卷(或稱虛卷)打交道，而不用關心其數據是在哪個物理存儲實體上，如圖2 所示。
圖2 使用IBM SVC 前后效果
IBM SVC 系統實際上是一個集群系統，它由若干個節點組成。一個IBM SVC 系統至少包含2 個節點，每2 個節點組成一個I/O 組，用來為主機服務器提供I/O 服務。對于入門級的IBM SVC 來說，其僅包含一個I/O 組，但它能夠通過擴展支持四個I/O 組，并且可以經過擴展支持1024臺主機服務器和最多8192 個虛擬磁盤。
在一個IBM SVC 系統中，IBM SVC 的加入并不影響現有SAN 環境的拓撲結構，它只是把自己連接到光纖交換機上。IBM SVC 通過一定的配置操作，能夠檢測到各種存儲子系統中的存儲單元，并且把這些存儲單元逐個映射成相應的MDisk(Managed Disk)，每個IBM SVC 的節點都能看到統一的MDdisk 集合。一個或多個MDdisk 可以被虛擬化為一個存儲池(MDG，MDisk Group)，所有的MDG 對所有的I/O 組均可見。
IBM SVC 采用In-Band 方式進行存儲虛擬化分配時，通過數據通道上的虛擬化軟件，把呈現在SAN 中一個或多個存儲子系統的存儲單元虛擬化成另外一種方式的虛擬存儲單元VDisk(Virtual Disk)，供主機服務器使用，也就是說，IBM SVC 把主機服務器級別的虛擬化實現在SAN的網絡層次上。I/O 組以統一的存儲單元VDisk 為單位對主機服務器提供LUN-Masking(也稱為LUN-Mapping )服務，通過光纖交換機的Zone劃分，屏蔽了各種存儲子系統的差別，主機服務器只能識別到IBM SVC上的VDisk，這樣可通過HBA 訪問被提供LUN-Masking 服務的VDisk，從而有利于提高存儲系統的利用率，以便進行集中管理，如圖3 所示。
圖3 網絡級別(In Band)的存儲虛擬化
在存儲子系統與主機服務器之間引入IBM SVC 后，可以帶來很好的效果：
(1)存儲架構變得更加簡單化
IBM SVC 把來自不同時期、不同型號以及不同廠商存儲子系統的存儲容量集中到一個存儲池中，以便進行集中管理，其目的是消除各存儲
子系統之間的界限，將存儲設備作為一項資源而不是一臺臺的孤立的機器進行管理，從而滿足整體業務需求。IBM SVC 能夠根據目前可用的所有存儲資源來制定相應的業務流程目標，而不是由存儲資源來決定企業能夠實現哪些目標。
(2)主機服務器端只需安裝和使用IBM 自身的多路徑軟件
IBM SVC 接管所有主機服務器上的I/O，主機服務器端只需要安裝IBM 提供的多路徑軟件，實行統一管理，從而避免各存儲子系統廠商根
據自己存儲子系統的特性為主機服務器端提供專用多路徑軟件而引起的沖突，導致主機服務器系統無法正常使用的情況。
(3)不同存儲子系統中可實現復制、容災備份和數據遷移
利用IBM SVC 可以實現在多個存儲子系統之間的復制操作，根據數據價值的高低采用不同成本的存儲設備。例如，存儲在企業級存儲設備上的生產數據，IBM SVC 可以通過FlashCopy 功能創建的備份拷貝存儲在成本較低的存儲設備上，從而更有效地分配和利用存儲資源。FlashCopy 還能對活動數據創建“瞬時”拷貝，用于備份或者并行處理任務。另外，利用IBM SVC 的增量FlashCopy 操作功能，還可以用來根據生產數據對測試環境進行維護和更新，此時僅僅拷貝自上次使用FlashCopy 功能以來源虛擬磁盤或目的虛擬磁盤中變化的數據。
利用IBM SVC 的Metro Mirror 和Global Mirror 可以在不同地點的SVC 系統之間工作，以創建數據拷貝，供數據中心發生災難時使用。其中Metro Mirror 能夠實現城市之間(最遠300 公里)保持完全同步的拷貝，而Global Mirror 則能夠實現更遠距離(最遠8000 公里)的異步操作，保留拷貝。
由于該企業在國內有多少子公司，此時，可利用IBM SVC 可以在每個地點支持不同的存儲設備，企業中的數據采用了統一的容災備份策略，不同廠商存儲子系統之間可以實現實時的容災備份和數據遷移，從而避免在不同時刻和不同時間投入更多的成本來保證數據不丟失，同時也降低制定災難恢復戰略時的成本。
(4)統一管理存儲資源
利用IBM SVC 可以對接入的存儲子系統進行監控，并提供自動報警機制。例如某個存儲子系統中的一個磁盤出現故障，IBM SVC 能夠檢查到它，并通過SNMP(Simple Network Management Protocol，簡單網絡管理協議)報告給管理終端，管理終端通過郵件或者電話通知系統管理員。因此，IBM SVC 成為了一個集中管理點，統一了存儲資源的管理，從而避免了安裝不同廠商的存儲子系統管理軟件。
(5)兼容QoS 機制
IBM SVC 和許多存儲子系統一樣，提供了有效的QoS(Quality ofService，服務質量)機制。QoS 是一種保證和控制主機服務器I/O 流量和帶寬的機制，可以防止一些應用程序過多地占用共享帶寬，從而保證了需要高帶寬服務的應用程序正常工作。
(6)提高利用率
利用IBM SVC 可以提高主機服務器應用的存儲容量。通過將存儲區域網絡（SAN）內的多個磁盤系統容量集中起來，能夠讓存儲管理員超越SAN 存儲設備傳統的“SAN 信息孤島”，以更好的方式對存儲設備進行部署，從而滿足主機服務器應用的需求。
(7)減少對存儲設備的使用量，實現自動化需求配置
IBM SVC Version 4.3 的“瘦供給”的功能可以用來從數據庫和文件系統收回更多已分配但尚未使用的空間。利用其SEV（Space-EfficientVirtual Disks）功能時，只有在向虛擬磁盤寫入數據時才真正使用物理存儲容量，而不是為整個定義的虛擬容量規定實際的物理容量。因此，利用IBM SVC 的SEV 功能可以根據未來的預期容量需求定義虛擬容量，在不到萬不得已的時候不使用物理存儲，從而可以隨著企業的發展自動對存儲進行隨時配置。
(8)提高工作效率
利用IBM SVC 可以方便地使用圖形用戶界面(Graphical UserInterface，GUI)進行集中管理。通過該界面，管理員可以對來自不同廠商的存儲子系統進行統一的配置、管理和服務工作。IBM SVC 還可以使管理員將磁盤存儲卷映射至虛擬的卷池，從而更有效地利用他們的存儲設備。另外，IBM SVC 的SEV 功能可以實現自動化按需分配，并且讓系統管理員從日常的例行存儲配置工作中解脫出來，將工作重點集中在總體存儲部署和利用以及長期戰略需求方面。
(9)簡化管理
IBM SVC 具有對各類存儲環境進行監控的高級管理控制臺IBMSystem Storage Productivity Center（SSPC），該控制臺可以對虛擬和物理資源（包括SVC、磁盤系統、磁帶系統、文件服務器和SAN 光纖）進行統一管理。其功能豐富、用戶友好的圖形化界面提供了全面的存儲拓撲結構，管理員可以通過它來全面而深入地了解整個網絡環境的工作狀況，從而對整個存儲區域網絡中連接的各種存儲設備進行管理，簡化IT 管理，減少不斷攀升的各種要素管理人員數量。
(10)提高應用的可用性
IBM SVC 將存儲設備的物理特性對主機服務器系統進行隱藏，從而使主機服務器應用不受存儲池物理變化的影響，當存儲架構發生變化時，應用仍可繼續運行而不會發生中斷，提高應用對客戶的可用性。同時，IBM SVC 還可以通過動態數據遷移來提高應用的可用性，其在不影響應用對數據訪問的前提下將數據從一個存儲系統遷移至另一個系統，幫助管理員在不影響應用對客戶可用性的同時對存儲容量進行重新分配和擴展。另外，IBM SVC Version 4.3 的虛擬磁盤鏡像功能，可以將虛擬磁盤的兩個拷貝存儲在不同的存儲系統上，當磁盤陣列或磁盤系統出現故障或者由于需要維護而發生中斷時，仍可以自動使用仍然可用的拷貝，以提高應用的可用性。
(11)將存儲架構的性能與業務目標結合起來
利用IBM SVC 基礎架構的性能與個人的業務目標進行掛鉤，從而更嚴格地對成本和能力進行管理。IBM SVC 能夠利用現有存儲系統打造一個更容易管理、配置的存儲架構，當架構需要改變時，其并不影響應用的可用性。為了能更有效地利用現有的存儲設備，可以將存儲資源對應用進行集中分配和配置，以了解它們對總體容量形勢的影響，從而對應用的可用性進行改進，提高服務質量。
(12)按照成本和性能要求實施分層存儲
IBM SVC 在所有存儲層之間保持著一致的管理和功能，而且數據在各層之間的移動并不會對應用造成中斷影響，因此，可以根據不同的業務需求采用成本和性能都各不相同的存儲，實施分層存儲，控制存儲成本。另外，IBM SVC 擁有高速緩存，可以提高較低層次存儲的性能，使之能夠在數據中心得到更廣泛的應用，從而進一步降低成本。
(13)降低成本和能耗，實現“綠色化”
通過使用IBM SVC，可以降低成本和能耗，保護環境，實現“綠色化”。首先，IBM SVC 能夠在不中斷應用的同時將數據從舊的磁盤系統遷移至新的磁盤系統，從而可以更快、更簡單地實現能效更高的存儲。其次，IBM SVC 簡化了對分層存儲架構的實施，提高較低層次存儲的性能，從而對部署的存儲組合進行優化，提高對較低層次存儲的使用量。另外，在IBM SVC Version 4.3 中的“瘦供給”功能中，只有在向虛擬磁盤寫入數據時才真正使用物理存儲容量，而不是為整個定義的虛擬容量規定實際的物理容量，從而可以用來從數據庫和文件系統收回更多雖已分配但尚未使用的空間，提高對存儲設備的利用率，減少未來對額外存儲設備的需求，減少對存儲設備的總量需求，降低能耗。
4 解決方案
利用IBM SVC 實現異構存儲整合，其主流異構存儲整合有基于主機層、基于存儲層和基于中間層三種實現方式，本方案中主要是采用基于中間層的方案來實現，即存儲部分高級管理功能運行在中間層，如圖4 所示。其主要優點表面以下幾個方面：
圖4 基于中間層的異構存儲整合
(1)高擴展性：IBM SVC 可以多結點群集結構并行擴展；
(2)高開放性：IBM SVC 支持目前所有主流的存儲設備和主機服務器；
(3)獨立性：IBM SVC 位于中間層，不占用主機服務器的CPU 資源和存儲資源；
(4)高性能：IBM SVC 具有單獨的處理器和Cache，從而可以幫助存儲系統分擔壓力；
(5)高容災力：IBM SVC 可以將不同類型的存儲設備放在一起，實行集中管理，從而具有統一的容災和虛擬存儲的功能；
(6)集中管理:為管理員提供統一的存儲管理接口，不同存儲系統可以實現統一的圖形化界面管理。
(7)需要增加少量設備：利用IBM SVC 來對異構存儲進行整合，其需增加的設備量比較少。
要實現該企業的IBM SVC 異構存儲整合，可以通過以下實施步驟來完成：
(1)檢查兼容性列表，以確認符合兼容條件。IBM SVC 可以支持包括IBM 和非IBM 在內的120 多種磁盤存儲系統，但并非所有存儲系統都支持，所以檢查兼容性列表是操作的首要條件。目前，該企業的存儲設備為IBM、HP 和SUN，IBM SVC 完全支持這些設備；
(2)利用光纖將IBM SVC 的節點接入至光纖交換機中；
(3)更換交換機上的Zone，以便識別新的VDisk；
(4)重新設置存儲設備上的LUN Masking 映射；
(5)在IBM SVC 上使用Image 映射來創建VDisk，在這種方式下，一個完整的MDisk 上的所有Extent 將會被整體映射到一個個VDisk 上，從而可以保證原來LUN 上已有的數據在經過映射后同樣可以被訪問；
(6)卸載主機服務器上原有的各廠商使用多路徑軟件，安裝IBM 專門的系統存儲多路子系統設備驅動程序（SDD，IBM System StorageMultipath Subsystem Device Driver）；
(7)啟動IBM SVC，即可正常使用。通過以上步驟，企業可以快速便捷的實施IBM SVC 項目。
5 總結
利用IBM SVC 可以根據目前可用的所有存儲資源來制定業務流程目標，而不是由存儲資源來決定企業能夠實現哪些目標，從而很好解決企業異構存儲問題。
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