昆明卷烟厂：用虚拟化构建私有云平台（上）
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作者: 董健翔 李瑞蓉 周波
昆明卷烟厂创建于1922年，重组前是中国卷烟工业4大重点骨干企业之一。2008年，红云红河集团成立，作为红云红河集团的核心生产厂和“云烟”的诞生地，昆明卷烟厂成为新集团主品牌“云烟”当之无愧的重要生产厂。
数据存储亟需集中化管理
昆明卷烟厂信息化建设经过了近20年的发展，其信息化程度已日渐成熟，MES、一号工程、排产系统、知识管理系统、综合管理系统成为各部门的重要业务系统，使涉及生产、运维、人事等重要的环节均依赖于现有的IT系统。其中MES系统运行于VMware虚拟机集群，使用独立的数据存储；一号工程运行于AIX双机系统，使用独立的数据存储；其他应用，如网络准入控制服务器、桌面管理、杀毒软件平台、NTP、FTP服务器等部分使用VMware虚拟服务器集群，亦使用独立数据存储。
由于IT系统建设的历史原因，现有的各业务系统都是孤立的系统和孤立的存储资源。业务系统复杂，并且需求变化频繁，所以数据规划困难，而且信息孤岛导致难以实现数据集中管理，无法实现向企业私有云的统一云存储平台过渡。加之工厂网络中的数据量呈跳跃性增长，数据类型日趋多样化，因此，更加有效地管理数据和加强系统的安全可靠性，已成为保障业务正常运行的关键环节。
为实现昆明卷烟厂“十二五”期间打造“数字化工厂”的目标，进行工作目标化管理，深入应用MES系统，扩展并完善部门级FTP系统、知识管理系统、企业文化管理系统和IT运维管理等工作，昆明卷烟厂需要构建集中存储平台，在文件空间管理、权限管理、版本管理和系统使用性能等方面给予业务系统最有效的支持。工厂的集中数据存储平台将承载烟厂各个核心应用系统，成为整个工厂的数据访问、数据存储及数据交换中心，集中数据存储中心的建设将为昆明卷烟厂企业私有云平台的发展奠定坚实的基础。
云存储是私有云的基础
要构建昆明卷烟厂的企业私有云，其核心或第一步是将资源虚拟化。私有云的主要组成包括：计算资源的虚拟化、网络资源的虚拟化、存储资源的虚拟化，以及计算平台的虚拟化，而其中最重要的是存储资源的虚拟化。云存储是私有云的基础，也是基础架构云的基础，存储向计算层、应用层和网络层提供最基础的资源同时，保障数据的安全、可信。私有云的建设，以虚拟化为基础，以构建企业级计算虚拟化池和存储虚拟化池为目标，搭建企业云计算平台。
1. 云存储的定义与特征
目前，全球存储及网络工业协会（SNIA）对于云存储的特征描述包括：资源按需供给、按需使用；自服务能力以及服务为导向；完善的协议支持和丰富的应用接口；自动优化和自动维护。特别地，对私有云强调：提供企业级应用的服务能力；由企业的IT部门运营，更高的利用率和更低的总体拥有成本（TCO）。
2. 存储虚拟化的实现技术
作为云存储的必要手段，存储虚拟化是每个企业迈向云存储的第一步，也是最关键的一步。目前，行业中能够提供存储虚拟化的厂商不下10家，技术也是各有千秋，从实现的机制和层面来看，主要可以分为以下几类：
・基于主机层面 即在业务主机安装卷管理器类软件，实现异构存储的互联互通和数据的流动。该方式实现成本较低，但过程复杂且消耗主机计算资源，尤其在大规模环境下，随着主机和存储数量的增多，会带来一系列的运维复杂度和管理风险，因此在大型环境中并不适用。
・基于网络层面 即通过 x86服务器集群进行异构存储的数据封装和重新映射，从而达到屏蔽底层复杂度的目的。该方案将第一种的卷管理功能下移到专用的x86服务器上，释放了主机资源，简化了管理。但由于虚拟化层的引入会带来SAN架构的变更，因此，复杂度也不小。同时，因为多个x86节点的引入，降低了整个存储架构的高可靠性，并且x86服务器的带宽瓶颈也成为该方案在大型企业部署中必须慎重考虑的因素。
・基于存储控制器层面 即将虚拟化功能内置于高端存储平台，依靠高端存储本身具备的丰富的数据服务能力以及强壮的架构提供虚拟化平台，该虚拟化方案实施后，所有的存储资源的管理和维护与一台高端存储的维护别无二致，而且架构更加简洁，可靠性有保证。这种架构的缺点是初期的设备投入较大，不利于在中小型企业和环境中推广。
由此可以看出，对大型企业来讲，基于存储控制器层面的虚拟化更加适合，而SAN层面的实现成本较低，适用于可靠性要求不高的企业或应用系统采用，基于主机的虚拟化则适用于设备数量很少的环境中。
3. 云存储应承载所有类型的数据
云的目的是让用户随时、随地、随心地使用服务的能力，而面对多样化的服务要求，云存储平台必须具备综合的服务提供能力。传统上的按照不同的存储协议和功能的设备划分方式不再适用于云存储的要求，云存储应该是一个平台，一个能够提供各种存储服务和接口的平台。
目前对存储的服务要求包括：SAN、NAS、归档、VTL以及通过各种接口连接服务器的能力，所以，云存储平台应该是一个能够提供上述能力和接口的平台，能够同时满足企业对结构化、非结构化、半结构化以及多媒体数据的存储和访问的要求。
4. 云存储架构对平台可靠性的提升
传统架构的孤岛式存储虽然能够有效地隔离故障的范围，但作为联系越来越紧密的整个数据中心的一部分，单一设备的故障的业务模块停顿，也会导致整个应用流和数据流的停顿，造成经济损失和业务上的损失。因此，从提升业务SLA的角度来看，只有提升整个平台的高可用性，才能将企业的信息服务水平提升到一个更高的层次。
相比于独立建设的存储架构，基于云的虚拟化存储平台应具备更高的平台可用性，具备单一存储不具备的数据保护能力和灾难恢复能力，其中包括：
・整个存储池基于动态存储技术，存储的供应可以动态调整，容量的添加缩减、卷的扩展收缩不会带来业务的中断，从而减少了计划内的停机时间和次数。
・虚拟化资源池内的数据可以在线地在不同品牌、不同档次的存储间迁移，从而避免了数据移动、归档、热点消除等例行操作带来的业务停顿或服务质量下降。
・通过时间点的快照、克隆等技术，可以实现数据的跨存储保护，在单一设备故障情况下，快速恢复业务运行，与传统磁带库或虚拟磁带库恢复相比，恢复时间只有原来的几十分之一。
・虚拟化资源池容纳了SAN、NAS等所有的存储服务，就能够利用虚拟化平台提供的完备的数据复制和高可用技术，对整个资源池进行灾难备份和统一的数据保护，避免了以前不同类型、不同品牌存储容灾系统各自建立带来的标准不统一、管理不规范以及运维复杂等问题。（未完待续）
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