文章分析了华中电网公司SAN网络存储系统现状以及存在的问题,提出了应该对SAN网络架构下异构平台环境进行虚拟化整合的想法。在对业内主流虚拟化技术进行调研之后,针对华中电网公司自身存在的问题,提出了选用HDS USP-VM+Symentac SF相结合的技术方案,对公司SAN网络存储进行虚拟化整合。最后,总结了取得的效果,并提出了下一步的工作思路。
引言

    随着SG186工程的实施、ERP的上线,华中电网公司的信息化水平有了跨越式的发展,一体化信息平台及各业务系统的逐步上线运行,特别是ERP项目的实施,对存储系统

    的依赖越来越高。因此,如何重新整合华中电网公司的存储系统,使得存储这种稀缺资源能够动态响应业务对信息化资源息化资源日趋紧密的依赖，对公司来说至关重要。而存储虚拟化已逐渐成为共享存储管理的主流技术。

1存储系统现状及存在问题

    1.1存储系统现状

    华中电网公司的存储系统是存储区域网络((SAN)结构，采用光纤信道(Fiber Channel)技术，通过光纤、博科(Brocade )交换机将磁盘阵列、磁带库及服务器连接起来，从而形成了使用光纤信道的数据专用网络区域。SAN在物理上与其他网络相隔离，保持独立。这一系统较好满足了公司大容量数据集中存储和备份的需求。

    华中电网公司存储系统整合前的体系架构如图1所示。

    从图1中可以看出，整合前，华中电网公司生产环境有HP XP12000磁盘阵列、HDS AMS200磁盘阵列各1套，以及备份用的HPESL 712E带库。其中HP XP12000主要用于Oracle数据库以及ERP等应用关键数据的集中存储;HDS AMS200主要用于数据的分级存储以及D2D的数据备份;;HP712E采用Veritas NBU软件进行D2D 2T的备份。

    1.2存在的问题

    1)已经分配给各应用系统的存储空间，如果没有使用，则无法回收给其他应用系统。存储系统的空间供给是分散的、被动的，因此造成资源浪费。有些系统存储空间利用率低，有些应用系统的存储空间无法满足其快速增长的数据要求。

    2)国家电网公司大力推广新应用系统，数据增长较快，对存储空间的需求针对性较差。公司推广的新应用系统按照典型设计分配其存储空间，针对性不足导致存储空间的分配过大，资源浪费较大。

    3)高端存储HP XP12000存储空间不够，其存储空间需求的快速增长，要求其不断进行扩容。

    图1华中电网公司存储系统整合前架构

    4)华中电网公司统一规划建设了SAN网络，存储设备存在单点故障。一旦数据中心发生“灾难”事件，由于存储设备存在单点故障，而且没有异地备份，将可能导致公司数据丢失，恢复应用系统事件较长，需要整体考虑公司同城异地数据存储的问题。

2虚拟化整合方案

    2.1存储虚拟化技术

    虚拟化是一种实现对逻辑环境进行简单管理的有效手段，通过虚拟化，应用将摆脱底层物理环境的复杂性，用户不用再花费精力和时间去关心存储环境中底层物理环境的复杂性Ix!。具体来说，虚拟化存储是一种智能化的系统，它允许用户以透明有效的方式在磁盘和磁带上存储数据，使得用户的存储系统容纳更多的数据，也使得更多的用户可以共享同一个系统。目前。已经有很多关于利用虚拟化技术来整合存储系统的研究和实践。

    存储虚拟化技术按照虚拟化实现层面可以分为:基于主机的虚拟化、基于存储网络的虚拟化和基于存储设备的虚拟化。

    1)基于主机的存储虚拟化技术由主机操作系统下的逻辑卷管理软件在服务器上完成，经过虚拟化的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列。此类技术的优点有:支持异构的存储系统，不占用磁盘控制器资源;缺点有:占用主机资源，降低应用性能，存在操作系统和应用的兼容性问题，主机数量越多，实施及管理成本越高。基于主机的存储虚拟化技术代表性的产品是Symenta。的StorageFoundation(SF)。

    2)基于存储网络的虚拟化技术是通过在存储域网((SAN)中添加虚拟化引擎实现的。此类技术的优点为:与主机无关，不占用主机资源，能够支持异构主机、异构存储设备，使不同存储设备的数据管理功能统一，构建统一管理平台，可扩展性好;缺点为:占用交换机资源，面临带内、带外的选择，存储阵列的兼容性需要严格验证，原有磁盘阵列的高级存储功能将不能使用。

    3)基于存储设备的虚拟化技术通常用于多个主机服务器需要访问同一个磁盘阵列的情形;此时的虚拟化工作是在存储设备的控制器上完成，通过在存储设备控制器中添加虚拟化功能，将一个存储设备(如磁盘阵列)上的存储容量划分为多个存储空间(LUN)，供不同的主机系统访问。此类技术的优点为:与主机无关，不占用主机资源，数据管理功能丰富，技术成熟度高;缺点为:消耗存储控制器的资源，接口数量有限，异构厂商磁盘阵列的高级存储功能将不能使用。

    2.2规划方案

    华中电网公司存储系统的现状是存储空间不足，需要扩容，而且部分主机已经采用了SyrinantecSF的基于主机的虚拟化存储技术。结合华中电网公司的存储现状和存在的问题，采用HD5 USPVM+Symantec SF 2种方法相结合的方案来实现公司数据中心虚拟化存储整合的规划方案。虚拟化后的存储架构如图2所示。

    由图2可以看出，虽然只是物理上增加了一台HDS USP VM连接公司的SAN存储网络，实际逻辑上是HDS USP VM完全接管了HDS AMS200的工作，使其完全虚拟化为USP VM的外部盘，而HP xP12000由于为了实现核心业务的高可用性，只有部分空间被HDS USP VM接管做成虚拟化卷。

    2.2.1 1iDS ilSP V1Vj虚拟化集成方案

    USP VM接管HP XP12000、HDS AMS200的丁作，通过HDSUSP VM提供的虚拟化软件在存储层面上实现存储动态空间分配，通过VM分层存储管理软件实现公司数据的分级存储，通过VM远程数据复制和克隆实现数据的高可用性。

    2.2.2 5ymantec虚拟化集成规划方案

    在华中电网公司数据中心内，部分应用已经使用了SF，还有部分应用，例如HP-UX平台的ERP等还没有使用。借助SF的文件系统(VxFS)和卷管理器(即存储虚拟程序一VxVM )，在主机层面上实现存储空间的虚拟化管理，空间动态分配，自动回收，分层存储，通过SF Mirror实现应用高可用。

    2.2.3 Oracle数据库服务器集成优化规划

    华中电网公司之前的Oracle数据库通过HP ServiceGuard集群软件+RAC实现系统的高可用性。本次虚拟化存储的整合势必会影响到Oracle数据库的部署方式。结合现有数据库存在的一些问题，规划Oracle数据库采用Oracle ClusterWare集群软件+Orade ASM自动存储管理方式实现数据实时数据镜像，实现存储级的高可用。该方案能保证任一存储失效的情况下都不会对核心数据库的业务造成影响，OracleASM数据存储管理方式可以更方便地进行以后核心数据库空间的扩容，有效利用总体分配空间。

    2.3实施方案

    因存储系统虚拟化整合会造成计划性停机，这对华中电网公司来说，意义相当重大。而且由于涉及到公司的核心存储系统的整合，会造成大部分核心业务的停机，存在着很大的风险。为了规避可能存在的潜在风险，在虚拟化整合的实施方案中，制定了各种技术应急预案和行政规定，如在做数据迁移时，要求各业务系统的运维管理人员必须到场，迁移之前做停机操作，迁移完成之后，启动业务应用。并签字验证应用系统是否正常工作。

    2.3.1 XP12000 AMS200数据丢失及其预防措施

    整个过程不涉及应用级数据迁移，所有数据移动都是使用存储底层的迁移工具完成，不会产生数据丢失问题，实施风险很小。同时为了确保不发生意外，在对存储进行数据迁移的实施过程中，制定严格的备份与校验措施，数据至少提供2份备份，因此整个实施过程中数据丢失的风险非常小。

    2.3.2 Oracle数据库服务器无法按期完成部署及防范措施

    针对华中电网公司关键应用的Oracle数据库应用，制定了紧急预案，即预先准备2台HPRX 4640作为临时的数据库环境，在预定的工作时间内如果无法完成优化部署，应急预案的2台Oracle数据库可以继续提供对外提供应用。

    2.3.3其他业务系统在规定的时间内无法按期完成及采取的相关措施

    由于虚拟化整合的特殊性，规定了各业务系统迁移时间是从周五17:30下班以后到周日晚上24:00。针对每个业务系统均制定了应急预案，即通过备用应用服务器的方式提供服务。如果规定的时间内无法按期完成应用迁移，将由应急备用服务器提供服务。

图2 华中电网公司存储系统整合后架构

    2.3.4业务停顿的风险及其防范措施

    虚拟化改造项目中除了卷虚拟化过程中，需要很短的停机时间外(修改存储映射关系)，整个过程不需要中断业务。其他应用系统业务停顿只在用户的非工作时间内进行定期停顿，业务停顿之前通过各种方式告知用户，在规定的时间内完成业务应用系统的重新配置和优化等工作。

3实施效果

    经过此次虚拟化整合之后，不仅实现了数据虚拟化功能，还完善了关键应用的数据级高可用性。

    3.1通用卷管理及精简空间分配

    通过新购置的USP VM实现了对现有的XP 12000, AM 5200的接管、将XPl 2000, AMS200作为USP VM的外部存储。通过USPVM对其进行虚拟化，从而实现了对不同厂家的存储产品进行统一管理。通过USP VM HDP(HitachiDynamic Provisior}in )软件功能来实现存储空间的精简预分配。

    3.2空间的自动回收

    针对华中电网公司存储系统目前存在的问题，即国网推广的新应用系统按照典型设计分配其存储空间，针对性不足导致存储空间的分配过大，资源浪费较大等，在整合方案中，对于已有SF软件的应用系统，未使用存储空间的回收采用自动回收(SF+HDP);对于未使用SF软件的应用系统，未使用存储空间的回收采用手动回收。

    3.3数据和应用的高可用性

    华中电网公司虚拟化整合还需要解决一个问题，即存储系统单点故障。本次整合新增一套HDS USP VM硬件设备，对关键应用和数据，在HDS U5P VM和HP XP 12000或者HDS AMS200中均有数据镜像。针对应用系统的高可用，沿用原有的SymantecSF软件和相关的集群软件来实现应用的高可用功能。

    3.4自动分层存储

    针对华中电网公司不同时期的数据，可以根据策略实现在不同存储上的分层存储，降低公司数据存储的成本。通过部署该架构，可以把不同的应用和相对应的存储层相挂钩，根据其所需的性能不同配置相应的存储资源。HTSM(HiCommand Tiered SlorageManager)分层存储管理软件可以把LUN从一个存储层迁移到另一个存储层，可以轻松地在异构设备之间进行数据迁移，满足最终用户的实际应用需求。

4结语

    通过虚拟化存储的整合，一方面可以为华中电网公司提供大容量的存储空间，另一方面还可以降低运维管理人员规划存储空间的难度，建立华中电网公司完善的数据生命周期管理方式，使其作为一个先进的、功能全面的存储平台，完善业务系统的存储架构，从而全面解决数据中心在存储管理方面存在的诸多难题。