1、浅谈基于VMware实现高校图书馆数据的存储管理浅谈基于VMware实现高校图书馆数据的存储管理 摘要：介绍了存储虚拟化技术和虚拟化软件VMware vSphere。采用以vSphere为核心的虚拟化软件，依据高校图书馆的实际情况,通过设置iSCSI SAN完成虚拟存储的配置，并基于VMware vSphere软件对SAN存储器进行管理。通过虚拟化存储管理，实现了高校图书馆数据库的高可用性、高安全性，并且便于管理，降低成本，丰富其服务种类。 关键词：存储虚拟化；高校图书馆；VSphere；iSCSI 中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)30-7328-0
2、2 Discussion on Study of Data Storage Management in College Library Based on VMware JIANG Shuo-chang (New Media College of Zhejiang University of Media and Communications, Hangzhou 310018, China) Abstract: This paper introduces the storage virtualization technology and the VMware vSphere. According
3、to the actual situation in the college library ,by setting the iSCSI SAN to complete the configuration of virtual storage and to manage the SAN storage based on the VMware vSphere software ,which using the vSphere as the core of the virtualization software . Through the virtual memory management, ma
4、king the college library database be fully utilized to improve data security and the data management more convenient, less costly and extending the range of college library services. Key words: storage virtualization; college library; VSphere; iSCSI 伴随着信息技术、网络技术的不断发展，全国各高校图书馆的服务种类越发繁多，其相应的也在很大程度上增加了
5、图书馆数据的存储管理难度。如何使这些数据得到安全、有效地管理将成为各校图书馆面临的一个难题。2009年至2011年作为虚拟化和云基础架构解决方案提供商VMware相继推出了VSphere 的系列产品，这为解决图书馆数据的存储管理提供了一个良好的解决方案。 1 存储虚拟化概述 存储虚拟化这一概念并不新颖，它是伴随大型计算机的发展而出现的一个经典概念。早在上世纪70年代，由于当时的存储设备的容量小并且价格昂贵，许多大型的应用程序或者是多程序应用都受到了限制。为了解除这一限制，人们便开始采用存储虚拟化这一技术，而今存储虚拟化不断被赋予新的内涵。简单的说存储虚拟化的就是将实际的物理存储实体与存储的逻辑
6、表示分离开来，应用服务器只与分配给它们的逻辑卷相关，而不用考虑其数据是在哪个物理存储实体上。 通过存储虚拟化可以使图书馆数据管理程序员将不同的存储作为单个集合的资源来进行识别、配置和管理。存储虚拟化是存储整合的一个重要组成部分，它能够减少管理问题，并且能提高存储利用率降低新增存储的费用。同时它也能够改进应用程序的可用性，帮助存储容量的自动化扩增以及减少为修理和维护所需要的存储宕机时间，大大降低了图书馆数据存储管理难度。 2 VMware VSphere的简介 VMware VSphere不同于VMware公司的其他产品，它可以直接安装在没有操作系统的计算机上，相当于在计算机硬件和虚拟机操作系统
7、之间建立了一个系统软件层，它可以独立响应所有虚拟机操作系统对于硬件的访问，使得系统的性能得到提升和稳定性得到保证。就在2011年7月，它们又推出了 VSphere 5，与上一代不同的是通过引入了存储分布式资源调度（Storage DRS）和配置文件驱动存（Profile-Driven Storage），大大改善了存储资源管理。此外，VMware vShield 5还提供了专为虚拟化和云环境设计的基于软件的自适应型安全模式以及VMware vCenter Site Recovery Manager 5在原始站点和备份站点上能够支持异构存储。这一切使得VSphere更加显著地提高了虚拟存储管理的有
8、效性。 3 运用VMware VSphere实现对校图书馆数据的存储管理 3.1 VMware VSphere应用可行性分析 对于vSphere在对数据的存储管理方面有以下几个特性： 1）操作简便，易于使用 vSphere分为ESX和ESXi两个版本。其中ESX占用的空间较大(1.7GB)，提供更复杂的服务控制台，运行一个完整的Linux操作系统，而ESXi占用的空间更小(70MB)，管理控制台也更简单，VMware免费的Converter产品和vCenter Server的整合大大简化了虚拟化过程，使得从物理机转换成虚拟机变得易如反掌。因而这可以大大的减少图书馆在服务器虚拟化方面所花的精力。
9、 2）安全性高 vSphere是一个受控的安全环境，Hypervisor从未受到破坏，vSphere安全部分原因是因为，它提供了一组叫做VMsafe的安API，第三方应用程序可与之紧密集成，提供更安全的控制。vSphere也提供了一个叫做vShield Zone的产品，这一产品提供了一个虚拟防火墙和IDS(入侵监测系统)，可以为图书馆的数据库提供一个安全的环境。 3）能够很好的实现数据备份和数据保护 vSphere自带了几个数据备份和恢复功能，例如虚拟机快照，它可以快速返回到之前的虚拟机状态。此外，用于数据保护的vSphere API允许第三方备份软件紧密集成，这样就可以通过第三方备份程序备份
10、和复制虚拟机。这个功能相当有用，一方面可以在遇到补丁冲突或引发新问题时，快速返回到以前的状态。另外，最重要的是在图书馆发生突发灾难时能够保证数据的安全性以及使数据迅速恢复。 3.2 存储管理方案的选择 数据存储对于虚拟化而言是非常重要的，vSphere支持多种不同的本地存储。考虑到价格上的因素我们选择一种较为廉价的SAN方案iSCSI SAN。SAN（Storage Area Network）就是存储区域网络，是将存储系统、服务器和客户端都通过采用专用存储网络相连，存取时数据只在存储专网中传输，传输速度快，稳定性高，占用带宽少，适合虚拟化的应用。而SAN中有FC SAN和iSCSI SAN两种
11、方案。虽然在企业中最常见的是FC SAN，但对于FC SAN而言，无论是SAN存储设备还是访问SAN的服务器都需要昂贵的HBA卡。这对于在学校图书馆的应用上来说是一个不小的成本和预算门槛。在英特网流行之后，TCP/IP成为通信的主流，而将SCSI over IP这个通信协议善加运用之后，让IP网络成为SCSI的传送通道，这便是iSCSI。除了成本低廉以外，iSCSI还具有着能够通过使用万兆以太网大大提高了速度和性能以及可以实现块级存储的优点。另外，出于优化VSphere的目的VMware公司将软件iSCSI的堆栈代码重新写了一遍使得其使用效率以及安全性方面都得到了明显提升。针对于学校图书馆的资
12、金问题以及能使其工作效率尽可能的提高，我们选择iSCSI SAN这一方案。 3.3 实施存储管理的方案 3.3.1 将ESX/ESXi与iSCSI存储区域网络配合使用 这一步骤主要是为了建立起了iSCSI环境，另外，将 ESX/ESXi与SAN配合使用可以提高其灵活性、效率以及可靠性。将 ESX/ESXi 与 SAN 配合使用还可以进行集中式管理、故障切换技术和负载平衡技术。 3.3.2 基于软件iSCSI启动器的设置 在vSphere中内建的软件iSCSI启动器被当做一个存储适配器，要启用这个适配器，用户必须在一个vSwitch上（虚拟交换机）创建一个VMkernel端口组。vSphere凭
13、借这个VMkernel接口与iSCSI目标端连接。所有主机与目标存储之间的网络流量都必经过虚拟交换机（vSwitch）上的这个VMkernel接口。每个vSwitch上的VMkernel接口数量可以大于一个。这个VMkernel接口也被用于VMotion、容错日志传输以及连接NFS存储设备。当需要使用VMkernel接口时，需要为iSCSI连接创建一个独立的vSwitch，并使用专用的VMkernel接口；而且还应该将两个物理网卡同时绑定到这个vSwitch上，以便保证容错性或实施多路径配置。如果环境中同时拥有多个网卡和多个VMkernel接口，那么应该确保iSCSI VMkernel接口被绑
14、定在正确的那个网卡上。 在设置了vSwitch和VMkernel接口之后，就可以配置软件iSCSI适配器了。在vSphere客户端界面选择“配置/存储适配器”，会看到“软件iSCSI适配器”显示出来，选择它，并点击属性配置。在总标签栏（General tab）下，可以启用适配器，并配置CHAP认证。在动态搜索（Dynamic Discovery tab）标签栏下，可以通过添加目标设备的IP地址自动搜索iSCSI目标端设备。除此之外还有一个方法是通过在静态搜索栏（Static Discovery tab）下手动输入目标设备的名字，输入这些信息之后返回到存储适配器的界面，然后点击“重新扫描”按钮进
15、行设备搜索，即可找到我们需要的iSCSI目标端设备。 3.3.3 基于硬件iSCSI启动器的设置 这一过程与设置软件iSCSI启动器基本相似，只是不需要使用VMkernel网络，所以有些步骤可以省略。TOE（TCP Offload Engine）适配器是一种特殊的网络适配器，但它却可以在存储适配器界面中显示。选择该适配器，并设置其属性。在这里属性的设置原则跟软件iSCSI启动器类似，接着在总标签栏（General tab）、动态搜索（Dynamic Discovery tab）标签栏、静态搜索栏（Static Discovery tab）中输入恰当的信息。另外还需要为TOE适配器分配一个固定的
16、IP地址，因为此时TOE设备并不依赖VMkernel网络。 在设置好启动器之后，应该就可以顺利搜索到目标iSCSI存储设备了，然后以VMFS卷的格式将其映射给前端主机，这样之后就可以正常使用了。 3.3.4 管理使用存储器 这一部分主要是为了能够更好的完成管理ESX/ESXi系统、有效使用SAN存储器以及执行故障排除的工作。 1）在检查故障时管理人员可以通过vSphere Client查看存储适配器信息、存储适配器信息以及存储设备信息来发现可能存在的问题，根据故障表现的不同采取相应的故障排除方法。 2）在管理VMFS时需要注意的是，在创建该文件系统时需要选择块大小，在文件系统的使用过程中可能需
17、要对其进行扩充。其中在选择块大小时需要注意不同的块大小并不会影响磁盘的性能，只会影响到卷上一个文件所占用的最小磁盘空间，以及支持的最大文件大小。 另外当需要扩展数据存储时可以根据所在LUN有没有空闲空间而采用使用当前LUN未使用的存储空间或者通过在现有数据存储增加LUN的方式来实现扩展。 3）对于存储多路径的管理可以通过路径选择策略以及管理多路径的方法来实现。其中对于路径选择策略主要包括以下三种： (1) 固定的：当通往磁盘的首选路径可用时，主机将始终使用此路径。如果主机无法通过首选路径访问磁盘，它会尝试替代路径。“固定的”是主动-主动存储设备的默认策略。 (2) 最近使用：主机使用磁盘的路径
18、，直到路径不可用为止。当路径不可用时，主机将选择替代路径之一。当该路径再次可用时，主机不会恢复到原始路径。没有 MRU 策略的首选路径设置。MRU 是主动-被动存储设备的默认策略并且对于这些设备是必需的。 (3) 循环：主机使用自动路径选择算法轮流选择所有可用路径。这样可跨所有可用物理路径实现负载平衡。 另一方面在管理多路径时可以根据vSphere识别出的存储阵列的类型以及对应的路径选择策略即可。 4 总结 通过对图书馆的数据库进行虚拟化管理不仅能节约成本，提高运作效率，保障数据安全，更能为管理员的工作带来了便捷，丰富图书馆的服务内容以及更好的发挥图书馆的作用。相信随着未来虚拟化技术的不断更新、提高，虚拟存储技术必将得到更加广泛的应用。 参考文献： 1 胡嘉玺. 企业级虚拟机应用实战:玩转VMware VI、Hyper-V R2、Xen Server M.北京:电子工业出版社,2009. 2 张巍. 企业虚拟化实战VMWARE篇M.北京:机械工业出版社,2009. 3 任庆平. VSphere在图书馆的应用浅析J.科技情报开发与经济,2010, 20（17）: 7-11. 4 Eric Siebert.存储-企业专业存储网站-TT存储OL. 5 张冀川.存储-企业专业存储网站-TT存储OL. 6 vmware.虚拟化,虚拟机和虚拟服务器整合OL.
