Hyper-V 3.0增存储特性:挑战vSphere?

最近笔者在同行网站看到了一篇应该是编译自国外的“不逊Win8 Win Server 8必火的十大理由”,从中获取一些信息并受到启发。本文我们将里面的部分内容重新整理并加入点评,重点关注存储部分,特别是在Hyper-V 3.0服务器虚拟化方面的改进。

Windows Server 8卸载数据传输功能

为利用存储硬件中提供几乎瞬间复制大量数据的创新功能,Windows Server 8 Beta 中的 Hyper-V 引入了卸载数据传输。借助这个新功能,Hyper-V 工作负荷使用主机硬件的卸载语义以及虚拟存储堆栈在需要复制大量数据的虚拟硬盘上执行某些内部操作。Hyper-V 执行这些操作的速度超乎寻常的快。

由上图:虚拟机之间传统的数据复制方式,是先将存储阵列中的数据读到虚拟服务器内存,再经过网络传输后写入到阵列上的另一个位置(比如卷)。而Hyper-V的卸载数据传输(Offloaded Data Transfer,ODX)功能,可以将实际的数据传输直接在智能存储阵列(Intelligent Storage Array)的内部硬盘间完成。相当于卸载了虚拟服务器的读和写,以及网络传输操作,这个功能与VMware VAAI(vStorage APIs for Array Integration)中的Full Copy(或称Copy Offload)特性是十分类似的。

Hyper-V 卸载数据传输是一项新的硬件功能,它允许将大量数据从一个位置复制到另一个位置。通过在 Hyper-V 存储堆栈中提供对卸载数据传输的支持,该功能可以用很少的时间完成这些操作(与没有该支持时所花费的时间相比)。通过将工作负荷传递给主机硬件允许虚拟化 工作负荷使用卸载数据传输的语义,从而帮助虚拟化的工作负荷像在非虚拟化环境中那样高效运行。

Hyper-V 卸载数据传输需要以下内容:

支持卸载数据传输的硬件,用于托管虚拟硬盘文件。硬件需要作为虚拟 SCSI 设备或直接连接物理磁盘(有时称为传递磁盘)连接到虚拟机。

本机连接的基于 VHDX 的虚拟磁盘也支持此优化。

连接到 IDE 控制器的基于 VHD 或基于 VHDX 的虚拟磁盘不支持此优化,因为集成开发环境 (IDE) 设备缺少对卸载数据传输的支持。

存储区域网络 (SAN) 供应商正在努力提供对大量数据的几乎瞬间复制操作。该存储设计为允许磁盘上的系统指定特定数据集从一个位置到另一个位置的移动(“卸载数据传输”)。

虚拟硬盘的重要维护任务(如合并、移动以及压缩)都依赖于复制大量数据。当前复制数据的方法需要向其他位置进行读写操作,这是一个非常耗时的过程。

Windows Server "8" Beta 中 Hyper-V 的存储堆栈支持卸载数据传输操作,因此这些操作可以从来宾操作系统传递到主机硬件。这确保了工作负荷可以使用支持卸载数据传输的存储,就好像在非虚拟化环境中运行一样。Hyper-V 存储堆栈也在虚拟硬盘的维护操作期间发出卸载数据传输操作,如移动大量数据的合并磁盘和存储迁移元数据操作。

根据上文,实现Hyper-V的ODX功能也需要支持卸载数据传输的硬件,就像支持VAAI的阵列那样。

Windows Server 8的ReFS(弹性文件系统)

最新消息称,新文件系统ReFS会被用在Windows Server 8服务器版本中。在Windows Server 8中,微软将会使用新技术来提高硬件和软件的兼容性,但是这种技术仅仅是为了计算机管理员设计的,所以在Windows 8的客户端版本中不会看到ReFS。

微软由底层向上设计的ReFS文件系统,主要是为了满足今后Windows存储的需求:处理大容量存储的能力,弹性处理机制,以及跨机器共享存储池。

ReFS如今只会提供给Windows Server 8,巨大的Win8客户端用户群将暂时无法受益,微软计划在提供给客户端用户之前,先进行充分的测试。

ReFS只需像目前存在的文件系统一样插入存储栈中,然后在NTFS的基础上保持兼容性。ReF和微软曾详细介绍的新功能Storage Spaces(存储空间),在Windows8的完整存储系统中可以相互补充。

最主要的优点在于,新的文件系统包括Windows8检测磁盘损坏的功能、数据分隔的性能、以及类似于写入时复制技术的分配形式的功能。微软已经在 SQL Server产品和Volume Shadow Copy服务中使用写入时复制技术,确保大型数据集的快速快照。

ReFS现在只是支持存储功能,还不能在移动媒体和引导操作系统上使用。微软解释说新的文件系统现在只能被应用在Windows Server 8,但是在将来Windows 8客户端版本也可以获得这一支持。

Windows Server 8灾难恢复功能

可以使用在Windows Server 8的Hyper-V的副本作为备用服务器,在服务器崩溃或其他灾难事件。Windows服务器将继续与Hyper-V的副本同步的原始服务器,所以总是有一个虚拟服务器的备份,并且可以配置自动故障转移和故障恢复。

Windows Server 8中针对Hyper-V的灾难恢复功能,是否有些像VMware vCenter Site Recovery Manager(SRM,站点恢复管理器)呢?

任何的恶意攻击、自然灾害、甚至简单的配置错误,都有可能使应用程序受损,之后需要由管理员解决问题、并还原所需的备份数据。所以备份和恢复对企业公司是极具意义的。

Win Server 8的群集功能很棒,不过我觉得Hyper-V可以对灾难恢复提供支持更加重要,不仅可以在IT环境内部实现,而且可以通过在地理上分散的群集能力,跨越数据中心实现。

快速可靠的灾难和业务恢复可帮助确保最少的数据丢失,而且它的配置相当简单。在 Hyper-V 上当配置了外部网络后,系统则自动添加一块虚拟网卡用于Host OS的通讯,而物理网卡则用于物理连接及虚拟交换机。

Hyper-V中包含了新的虚拟交换功能,这意味着虚拟机可用简单的方法配置运行Windows网络负载均衡,可以对不同服务器上的多个虚拟机的负 载进行均衡;包含的基于标准的WMI接口以及API使得软件供应商和开发人员可以快速创建自定义的工具、程序,并对虚拟化的平台进行改善,所以它的扩展性 不可小觑。

Windows Server 8实时迁移

Windows Server 8将取代Windows Server 2008中,也将采用实时迁移这个工具,允许管理员将虚拟机存储的虚拟机副本从一个存储服务器到另一个。

微软高管称Windows Server 8是最集中存储操作系统,新的操作系统将支持Hyper-V和SQL Server运行超过Samba文件共享协议的服务器消息块(SMB)V2.2,包括远程直接内存访问(RDMA),以太网和InfiniBand。

新的文件共享功能,允许一个虚拟服务器基础设施利用共享JBOD存储通过使用的RDMA功能的网络接口卡(RNICs)的。

RDMA允许服务器,通过特殊的网卡,使用的操作系统的情况下访问其他服务器的内存,提供非常高的吞吐量,低延迟的网络服务器集群。相比要使用通过以太网或InfiniBand的RDMA高速存储协议的光纤通道,在这一个网络接口卡是从服务器的CPU用于卸载网络协议流量。

SMB 2.2有一个多通道的功能,使多个物理网络接口中使用的SMB 2.2客户端和服务器。例如,微软已经测试SQL数据库,跨4个10GbE通道中运行。平克顿说,他的团队一个SQL数据库运行达到6.5GB/sec的 总吞吐量28万每秒使用8K的I/O写入与SMB 2.2。

迁移功能,可以让要移动的数据,而一个坏的硬盘或阵列被替换,它可用于SAN的升级,或者只是从一个存储平台迁移到另一个数据。此外,Windows操作如检查磁盘或检查总和,可用于预填充在数据库中的数据错误,例如无需服务器或应用程序脱机中。

Windows8服务器允许管理员采取了快照的数据创建一个列表,然后可以用来卷脱机,只有足够长的时间来纠正数据问题的错误。

Windows Server 8的实时迁移功能,让我们想起了VMware vSphere Storage Appliance(VSA)和LSI针对Windows Server 8的高可用解决方案。前者是通过将虚拟机上的存储卷以NFS方式互相共享给不同物理机上的虚拟机,替代传统磁盘阵列实现服务器HA;而后者则是建立在2台服务器上的RAID卡同时连接JBOD硬盘的基础上,通过MegaRAID firmware和HA firmware提供的Failover(故障转移)功能实现存储共享。二者的目的都是节约成本,而Windows Server 8还支持运行在以太网和InfiniBand上的RDMA(远程直接内存访问),SMB(CIFS文件共享协议)2.2的多通道等功能。

3节点的VSA集群配置

来自LSI的Windows Server 8的高可用方案