虚拟存储-打造某医院高性能高可靠存储平台的虚拟化整合方案建议书

一．项目背景

1.1 概述某医院是某省会城市大型三甲医院，集医疗、教学、科研、急救为一体，面向全省民众提供医疗服务。随着业务规模扩大及业务模式的更新，IT信息中心的存储系统也急需改善。存储系统承载着包括使用PACS、HIS等系统在内的多套业务系统数据。这些业务系统提供包括诊疗、医疗信息管理、医学影像管理及其所有相关的业务需求。目前，这些业务系统主要的IT基础架构平台主要是基于IBM P7 750的小型机平台和HPDL系列服务器的的虚拟化平台。存储是EMC 、IBM 、等设备，总共的数据量大概50T。随着医疗系统逐步完善，遇到了诸如安全、性能、可靠性、扩展性等各方面的问题，并且这些问题还有随着业务发展不断加重的趋势。如何从存储方面着手，解决客户现有的存储分散、管理复杂等痛点，打造一个统一的、高性能、高可靠的存储平台，成了医院当前最迫切的需求。1.2业务特点及分析医院的业务系统主要包括HIS和PACS两大核心系统，以及一些其他的业务系统，这些系统都有各自不同的特点，这里主要以HIS和PACS为例：1.3 系统痛点汇总经过对医院的数据类型及负载特点进行分析，初步梳理出以下痛点：用户初步需求：

二．方案概述

在本方案中，我们将从整个存储层出发，利用IBM SVC将用户现有的存储整合到一个统一的存储池，并且通过SVC自身节点以及F900闪存设备为整个存储层进行统一加速，并获取到其他额外的高级特性，新规划后的统一存储由如下三层组成：

第一层为IBM （SVC）存储虚拟引擎，负责整合信息中心原有的各品牌存储，并使用节点自身的SDD及 900闪存存储为整个存储环境加速，同时，svc还会为整个存储层提供诸如快照、卷拷贝、VDM、容灾等附加特性。

第二层为IBM 900闪存存储系统，特点是访问速度快，高带宽、低延时，F900主要负责为高负载的业务系统提供极致的存储空间，同时也会配合SVC的Easy Tier功能为原有的存储空间进行加速。

第三层是用户现有的物理存储系统，主要是用户目前在用的存储系统，大部分为HDD磁盘存储，特点是容量大，速度略慢。整合后统一由SVC接管并对外提供存储服务。

在本方案中，我们使用了如下的配置：

1、使用1套存储虚拟化引擎，其主要作用有三个：一是整合存储环境，将原有的及新添加的存储设备统一纳入到SVC管理，并对整合后的存储实现统一管理；二是在整合存储的基础上实现高级软件特性，如RtC、、Easy Tier等，后续也可以做基于特性的TSM+FCM的备份方案；三是整合后的SVC存储，可以为将来实施的容灾预留接口。

2、使用2台IBM F900闪存存储，其作用是加入SVC虚拟化，为整个存储环境提供加速。一部分作为Tier0存储供性能要求苛刻的应用使用，另一部分和Easy Tier结合，为整个存储环境加速。

三. 方案技术实现

在本方案中，我们使用了SVC和F900这两款产品打造了一个统一的存储池环境，借助SVC强大的异构整合能力、丰富的高级存储附加功能，以及F900极致的IO性能，使得IT信息中中的存储成了一个高性能、高可用、高弹性的统一的存储资源池。在方案中，我们主要利用SVC和F900完成了以下工作：

1.存储利旧，异构存储整合功能，打造统一存储池

2. 在整合后的存储池统一实现快照技术

3.Easy Tier自动分层技术，提升整个存储池的IO能力

4. VDM和存储在线迁移能力

5. Rtc实时压缩技术

6. 同步、异步复制技术（预留）

3.1 存储利旧和异构存储整合

SVC在本方案中的第一角色是作为虚拟化网关来实现的。通过SVC的外部虚拟化功能，可以向下完成对所有异构存储接管。然后SVC组建统一的存储池并向上层主机提供存储服务。这样，所有的异构存储先由SVC统一管理，SVC通过镜像、条带、在线迁移等技术增强了所有下层存储的性能、稳定性和可靠性。

在进行存储整合后，信息中心原有的存储设备统一由SVC调度管理。存储设备不再各自为政，空间利用率大幅提高，经过初步估算至少提升了20%的空间利用率。并且借助SVC节点的SSD和F900闪存，存储的整体IO也有大幅提升。

3.2 基于存储池的统一快照功能和扩展

是指对存储中的卷做基于时间点的快照。目前，快照功能作为一个存储高级特性，在大多数厂商推出的存储设备中是需要付费购买的。SVC原生支持快照功能，而且经过SVC进行存储整合后，包括SVC在内的所有存储空间被看作是一个统一的存储池。因此，我们可以直接在SVC层面上自由的使用快照功能。此举可以为用户节省大量的费用。

当前，用户的数据量越来越大，依靠传统的备份方式，很难预留足够的备份窗口来对业务数据进行有效的备份。目前比较主流的方式是使用快照技术，大多数主流应用直接支持快照的应用感知，比如、、db2、等。也就是说在存储对应用所使用的相关卷做快照时，应用层面可以做相应的配合动作，使得数据保持一致。但是对于大多数应用来讲，仅使用技术，复制动作仅仅发生在磁盘块级，那些还在内存中的数据可能会丢失，从而影响应用的一致性，这时就需要一些配套的相关软件来形成基于快照的备份解决方案。

就是这样一款软件虚拟存储，作为IBM一款独立的快照管理软件，它可以独立于备份软件运行，在做到应用感知的情况下，利用快照技术实现块级的数据保护。并且它可以管理多份快照，在对应用进行保护时可以实现秒级备份，在应用发生故障时，可以做到快速恢复。当然，FCM也可以和IBM的TSM备份软件配合，再完成快照备份后，还可以做离线的入库备份和管理。

在本项目中，SVC整合了所有存储，所有的存储服务均有SVC提供。这样SVC可以跨异构存储提供服务，配合对用户的数据库、环境进行保护。

3.3 Tier自动分层与F900

900的容量将分作两个用途，一部分用来创建单独的卷，分配给性能要求非常苛刻的热点应用；另一部分容量将使用Easy Tier功能，和其他层的存储容量一起创建easy tier存储池，依靠的高性能特性消除原有存储的热点瓶颈，达到为存储加速的目的。

Easy tier 自动分层技术，就是将不同性能的存储划分到一个存储池中，启用Easy Tier功能后，热点数据会自动迁移到Flash 层，长期不用的冷数据会逐步迁到低速sata盘上。Easy Tier功能只需设置时启用即可，它会自我学习，自我调整，最大化的利用存储池中有限的闪存资源，为整个存储层加速。可有效解决‘性能孤岛’现象。

3.4 VDM和存储在线迁移能力

SVC整合外部存储后，外部存储的lun可以以mdisk的方式加入到存储池中，这时，可以根据自身的实际需求对接入的存储做冗余保护或数据迁移。

配置了后，数据可以同时写到新存储和旧存储上。大大增强了存储的可用性。当然，也可以用来做数据迁移，待数据同步完毕后，拆除镜像即可。这些过程对应上层的应用来说是透明无感知的。通过这种技术可以同时得到两种收益，一是实现了本地存储高可用；二是大大缩短了存储迁移的停机窗口。

3.5 SVC Rtc压缩与F900

实时压缩是IBM的专利技术，实时压缩技术在数据写入磁盘时就对对数据进行了压缩，有效的减少了对存储设备的资源占用，SVC的实时压缩提供高达5倍压缩,同时保持或改善数据库事务响应时间和总体业务吞吐量。SVC实时压缩技术凭借IBM独有的RACE压缩算法，配合F900极致的IO性能，可在几乎不造成性能损耗的前提下对在线数据实现压缩。

常见场景的压缩率：

场景类型

压缩率

备注

50%---60%

音频、视频、文本等文件

50%---80%

db2、、ms sql等

45%--75%

、hyper-V、KVM等

Log

90%

日志服务器

由此可见，启用了压缩技术后，可以大大提高业务的性能和存储空间。

3.6 SVC的复制服务（预留）

如同前面提到的快照功能，复制服务也是作为一项高级特性来由各存储厂商提供的，一般以收费的方式授权给用户。但是复制服务只能在厂商自己的产品间使用，跨了厂商是不能支持的。SVC也支持多种类型的复制，这是实现容灾的基础，以逻辑卷为基本单位，将本地存储上的数据以统一的形式同步镜像到远端存储设备上。因为svc本身可以通过外部虚拟化功能将所有的异构存储进行整合，整合后的统一存储池对外可以做为一个整体来规划复制服务，这就从根本上屏蔽了异构存储的复杂性，同时也节省了大量的费用。复制服务要保证数据的即时性、完整性和系统性能之间的平衡，SVC的复制主要有以下几种方式：

A. /同步复制

B. /异步复制

C. with

with ，该方式在创建镜像关系的时候会自动为源卷和目标卷各创建一个快照卷，即 ,这种方式使得带宽能够根据RPO的需求而变化虚拟存储，RPO分钟级到小时级可调整。整合后的SVC存储系统具备了容灾的特性，可以在后续需要时做基于SVC的容灾方案，灾备中心可以是另外一套SVC，也可以是一套v7000系统，以节省费用。

四. 方案价值4.1 用户痛点应对

痛点回顾：

1. 业务高峰时段IO瓶颈大，严重时已经开始影响业务；

应对：通过SVC虚拟化及引入F900，配置带功能的闪存混合存储池，来消除热点数据；部分性能要求严苛的应用直接配置F900闪存池。

2. 由于历史原因，存储设备分批采购。随着数据增长导致存储分散，存储系统层面存在数据孤岛和性能孤岛现象；

应对：通过SVC进行存储整合，可以最大限度的利用存储资源，消除了数据孤岛；引入闪存池及带Easy Tier的闪存混合池消除热点数据，解决了性能孤岛问题。

3. 存储设备的单点故障隐患；

应对：通过SVC存储整合后，可以通过vdm功能对容易发生故障的存储做双层冗余保护。

4. 存储设备更替时，数据迁移困难，停机窗口原来越大

应对：通过svc整合后，可以通过vdm功能，或者是svc的透明迁移功能来迁移数据，数据以卷的形式在存储池之间迁移，上层应用不受影响，可持续提供服务。

5. 多个厂商的存储设备，管理维护复杂，容灾接口不兼容。

应对：通过SVC的外部虚拟化功能进行了整合，所有的异构存储由SVC统一接管后对外提供服务，并且可以做到可靠性和性能的增强。