实例:横向扩展NAS如何满足虚拟环境需求

服务器虚拟化给数据中心带来了诸多好处，它进一步提高了支持实时服务器迁移等功能所需的共享存储所带来的价值。数据中心需要解决共享存储所带来的复杂性，而这一问题可以通过虚拟服务器环境支持NFS来缓解。不过，这种虚拟环境特有的随机工作负载特点造成了新的性能负担，而传统NAS系统是无法解决的。从这种性能需求中就产生了虚拟化服务器环境中扩展NAS的案例。

典型的NAS使用案例是，其中一位用户通过一个速度较慢的网络访问相对较小的文件(通常是办公室生产效率数据)。随着时间的推移，这种使用案例逐渐扩大到大量用户通过像NAS后端提供的Oracle应用等访问更大型的文件。作为一种访问方法，NAS被证明是一种简单、可靠且易于保护的数据交付方法。服务器虚拟化不仅仅是另外一种应用，它还从根本上改变了访问数据的方式。

在NAS的传统使用案例中，甚至等NAS被用于为数据库提供服务，通常会有来自于某一个物理设备的一个请求。在服务器虚拟化中，可能会有来自于一个物理设备的十几个请求，而且这些请求通常是随机的。这意味着，一台服务理服务器上的大多数虚拟机在某个时间段非常空闲、然后突然需要来自存储的数据，这种情况是非常少见的。如果有多个虚拟主机，每个主机支持十几个虚拟机，那么很快就会出现存储I/O瓶颈。

除了易于使用之外，基于NAS的共享存储系统另一个优点就是它可以利用像10Gb以太网这样的高带宽连接。这些卡通常带有利用QoS或者多模块通道等功能，这样即使是在虚拟化环境下这些卡也能够以接近线速传输存储I/O请求。

这意味着接下来存储性能瓶颈会从主机转移到存储控制器。以往销售的NAS系统都是配置了两个控制器，或者称为“头”。每个控制器分配给特定的文件系统。如果单头无法满足这些文件系统的I/O需求，那么你只能选择要么手动将文件系统划分到其他头，或者采购更高性能、更昂贵一些的NAS头。不管是哪一种选择都会给存储管理员带来额外的负担。因此从性能角度来看，大多数NAS采购的利用率都是非常低的。

这种偏少订购的模式在虚拟化服务器环境中尤其具有挑战性。大多数虚拟化部署的扩大速度非常快，想要尝试预测需要多少存储性能几乎是不太可能的。除此之外，同时管理多个NAS头或者文件系统也是不理想的，因为单访问点(这最初也是NAS存储对于虚拟化服务器环境来说最简化的地方)的取消会导致复杂性增加。最后，现在购买未来几年也许都用不上的性能是成本效率很低的做法。随着时间的推移处理流程将变得越来越廉价。等到真正需要这一处理流程的时候再购买是对资本开支的最有效利用。

有一种方法也许可以解决虚拟化服务器环境的NAS性能问题，那就是利用向外扩展的NAS平台(例如Isilon所提供的)。一个向外扩展型NAS架构通常包括一个集群或者网格存储系统，然后通过使用行业标准服务器将这些集群组合成一节点。每个节点有它自己的处理能力、存储和I/O带宽。就Isilon来说，他们提供的互连带宽是一个私有的Infiniband网络，保留IP连接可用于接收存储请求。

每次通过节点向集群中增加容量。随着容量的不断添加，处理能力和存储I/O带宽也随之增加。这带来了线性级的性能，而对于很多NAS系统来说，当大约有50%的驱动器被添加到阵列中的时候就已经达到了性能峰值。

向外扩展型架构让存储管理员可以在控制成本的同时管理性能。他们只需要购买项目部署初期所需的性能，然后随着虚拟化项目逐渐扩大而增加节点。当性能需求增长超过容量需求的时候，一些向外扩展型架构将允许以性能为主导的节点添加到环境中。因此，这让存储容量和存储性能都成为了“付费即用”的决策项目。

这种可扩展性还给环境带来了便捷性。如果一个传统系统已经达到了容量或者性能的上限，那么管理员通常会增加另一个计算系统，而不是对现有的系统进行升级。这就带来了共享和存储管理方面的挑战，尤其是在虚拟化服务器部署过程中这一问题更加严重。为了让实时迁移、自动负载均衡和远程灾难恢复等功能奏效，这些环境中的大多数存储必须是能够共享的。

一些向外扩展型NAS系统允许单文件系统扩展在集群中跨多个节点的PB级容量，将存储管理凝聚到一个点上。当向虚拟基础架构添加新物理主机以及配置虚拟机的时候，这可以节约不少时间。

最后，虚拟基础架构的最大痛点是保护架构中的数据。虽然基于NFS的系统通过使用快照和主机外NDMP备份给数据保护流程带来了诸多好处，但是同样可能出现一些瓶颈。向外扩展型NAS可以在两方面解决这个问题。首先，根据NAS集群的特性，有更多可用的存储I/O来处理高速备份操作，同时维持合理的系统性能。第二，Isilon等厂商在数据保护方面更迈进了一步，即有选择性地提供备份加速节点，这种节点消除了集群中其他节点备份的存储I/O处理需求。这从最大程度上加速了备份，同时不会影响前端存储I/O响应。

从很多方面来看，向外扩展型NAS系统是虚拟服务器基础架构的一个理想存储解决方案。他提供了让NAS虚拟服务器部署更受青睐的易用性，同时避免了传统NAS环境可能遇到的性能难题。在项目实施初期，向外扩展型NAS可以从小规模起步，然后逐渐扩大以满足环境增长的需求，在可负担和可扩展之间取得一个平衡。