CN107145310A - 一种实现网络存储io瓶颈优化的方法、装置及系统 - Google Patents

一种实现网络存储io瓶颈优化的方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及计算机技术领域，本发明的一方面提供了一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：在网络存储服务器上开启多重路径存取机制；配置基于网络链路的多重连接、多路径负载均衡以及故障失效切换聚合链路；针对虚拟化集群磁盘网络的IO进行IOPS性能优化；开启虚拟化动态漂移功能、虚拟化集群的分布式资源调度功能。根据本发明的另一方面提供了一种实现网络存储IO瓶颈优化的装置和系统。

Description

一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及服务器虚拟化领域，尤其涉及一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法、装置及系统。
背景技术
在计算机技术中，虚拟化(技术)或虚拟技术(Virtualization)是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源(CPU、内存、磁盘空间、网络适配器等)，予以抽象、转换后呈现出来并可供分区、组合为一个或多个电脑配置环境。由此，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的配置更好的方式来应用这些电脑硬件资源。这些资源的新虚拟部分是不受现有资源的架设方式，地域或物理配置所限制。随着虚拟化日益普及，在企业发展，面临日益需求增长的今天，虚拟化拥有节省成本、减少维护量、更加节能和高效利用资源等好处，使得越来越多公司愿意使用虚拟化方案来整合内服的服务器资源。服务器虚拟化就是将服务器资源抽象成逻辑资源的一种，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，我们不再受限于物理上的界限，而是让CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合。存储虚拟化是服务器虚拟化的一种具体表现形式，是对存储硬件资源进行抽象化表现，通过将一个(或多个)目标(Target)服务或功能与其它附加的功能集成，统一提供有用的全面功能服务。这也给企业内部现有网络带来很大挑战，特别是带宽和交换能力的要求上，我们知道，企业内部要在现有网络基础上，改造适合虚拟化所需的设备，也是需要花费比较大的费用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供了一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法和系统。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法和系统，所述方法包括以下步骤：
S1.在网络存储服务器上开启多重路径存取机制；
S2.配置基于网络链路的多重连接、多路径负载均衡以及故障失效切换聚合链路；
S3.针对虚拟化集群磁盘的网络存储IO进行IOPS性能优化；
S4.开启虚拟化动态漂移功能、虚拟化集群的分布式资源调度功能。
优选地，进一步包括:
S5.通过增加SSD硬件做缓存的方式，把虚拟机交换文件放置在缓存上。
优选地，所述多重路径存取机制包括MPIO和MC/S。
优选地，S1进一步包括在网络存储服务器上添加至少2块网卡。
优选地，所述方法包括：应用VMotion实现所述虚拟化动态漂移功能。
优选地，所述方法，其特征在于开启DRS来实现虚拟化集群的分布式资源调度功能。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种实现网络存储IO瓶颈优化的装置，所述装置包括：存储器，用于存储一应用程序；
处理器，用于运行所述应用程序以执行上述的方法。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统，所述系统包括：
第一单元，用于在网络存储服务器上开启多重路径存取机制；
第二单元，用于配置基于网络链路的多重连接、多路径负载均衡以及故障失效切换聚合链路；
第三单元，用于针对虚拟化集群磁盘网络IO进行IOPS性能优化；
第四单元，用于开启虚拟化动态漂移功能、虚拟化集群的分布式资源调度功能。
优选地，所述系统进一步包括：第五单元，用于通过耦合至增加的SSD硬件来做缓存的方式，把虚拟机交换文件放置在缓存上。
优选地，所述第四单元包括：
第一开启模块，被设置为应用VMotion实现所述虚拟化动态漂移功能。
优选地，所述第四模块进一步包括：
第二开启模块，被配置为开启DRS来实现虚拟化集群的分布式资源调度功能。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
针对在现有网络设备基础上(主要是千兆内网带宽)所存在的网络存储传输瓶颈，本发明提出了改善并解决虚拟化IO吞吐瓶颈的方案，大大提高了企业网络的带宽和交换能力，而不用改造适合虚拟化所需的设备，节约了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1是根据本发明一实施例的一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法流程图；
图2是根据本发明一实施例的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法流程图；
图3是根据发明一实施例的一种实现网络存储IO瓶颈优化的装置框图；
图4是根据发明一实施例的一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统框图；
图5是根据发明一实施例的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统框图；
图6是根据发明一实施例的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统框图；
图7是根据发明一实施例的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1-7，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
如图1所示，图1是根据一示例性实施例示出的一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，包括以下步骤：
在步骤S1中，在网络存储服务器上开启多重路径存取机制。在该步骤中，可以选用iSCSI协议的2种多重路径存取机制中的MPIO(Multi-Path Input/Output，多路径输入输出)与MC/S(Multiple Connections per Session，MC/S)中的任一种，它们都是利用多条实体存取通道，在服务器(iSCSI Initiator端)与存储设备(iSCSI Target端)之间建立逻辑通道，通过Round-Robin的调度策略进行存取操作，这样的多路径可以实现网络冗余，避免当其中一条路径出现故障时，导致所有的网络都瘫痪。
MPIO是在更高的网络堆栈层上运作(即在iSCSI层上的SCSI指令层)，且多条存取路径间的负载平衡机制，是针对1个指定的独立逻辑驱动器(LUN)运作；而MC/S则是iSCSIRFC中所定义的方法，是在iSCSI层上运作，具有更好的传输验证能力(Error RecoveryLevels)，另外MC/S的负载平衡是“同时”针对所有的逻辑驱动器运作，这点也与MPIO不同。iSCSI的底层是IP与以太网，理论上可直接从网卡实施，利用Port Trunking/Teaming/LinkAggregation的方式，将主机上的多张网卡捆绑在1个IP下，再连接到iSCSI存储设备上，搭配iSCSI存储设备传输埠上的对应设定，从而实现实体多路径连接。只要网卡端支持网卡绑定就可以实施。
在步骤S2中，针对虚拟化集群设置基于网络链路的多重连接、多路径负载均衡以及故障失效切换聚合链路，同时增加带宽访问量及分摊网络链路负载。在这里，通过多路径策略可以让网络负载通过Round-Robin的方式负载均衡到不同的链路上，避免出现所有的负载都传输到一条路径中，导致其中一条路径负载过重的现像，即实现了多路径负载均衡。其中MPIO可允许1个iSCSI Initiator端透过多个Session连入同一个iSCSI Target端，以便利用多网卡或iSCSI HBA启用负载平衡与故障失效切换机制，也可称作MultipleSessions per Initiator，从而实现了故障失效切换聚合链路。而MC/S可允许在同一个Session中，在iSCSI Initiator端与iSCSI Target端间建立多个TCP/IP连接，同样也能让用户利用多张网卡或iSCSI HBA启用负载平衡与故障失效切换机制，由此实现了故障失效切换聚合链路。
在步骤S3中，针对虚拟化集群磁盘网络的IO进行IOPS性能优化，可以包括设置I/O延迟调节并延迟阀值，一般为50～70毫秒之间。
在步骤S4中，开启虚拟化动态漂移功能、虚拟化集群的分布式资源调度功能。在这里，可以应用VMotion实现所述虚拟化动态漂移功能，VMotion可用来在服务器之间实现几乎无停滞地移动运行中的虚拟机，它将服务器、存储和网络设备完全虚拟化，使得正在运行的整个虚拟机能够在瞬间从一台服务器移到另一台服务器上。虚拟机的全部状态由存储在共享存储器上的一组文件进行封装，而VMware的VMFS群集文件系统允许源和目标VMwareESX同时访问这些虚拟机文件。然后，虚拟机的活动内存和精确的执行状态可通过高速网络迅速传输。由于网络也被VMware ESX虚拟化，因此，虚拟机保留其网络标识和连接，从而确保实现无缝迁移。
在步骤S4中，进一步包括了开启DRS来实现虚拟化集群的分布式资源调度功能，DRS跨资源池不间断地监控利用率，并根据反映了业务需要和不断变化的优先事务的预定义的规则，在多个虚拟机之间智能地分配可用资源。当虚拟机遇到负载增大时，DRS将通过在资源池中的物理服务器之间重新分布虚拟机来自动为其分配更多资源。DRS可以配置为以自动或手动模式操作。在自动模式下，DRS将确定以尽可能最好的方式在不同的物理服务器之间分配虚拟机，并自动将虚拟机迁移到最合适的物理服务器上。在手动模式下，DRS将提供一个把虚拟机放到最佳位置的建议，将它提供给系统管理员，由其决定是否进行更改。资源池灵活的分层结构使管理员能够将可用的IT资源与业务部门的需求相协调起来。各业务部门可以收到专用的IT资源，同时仍然能够受益于资源池的高效性。通过强健的访问特权管理，能够将一个业务部门资源池的例行基础结构任务委派给一名业务部门系统管理员。
如图2所示，图2是根据本发明一实施例的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法流程图，在该实施例中，所述方法进一步包括步骤S5：通过增加SSD硬件做缓存的方式，把虚拟机交换文件放置在缓存上。
如图3所示，根据本发明的一实施例，提供一种实现网络存储IO瓶颈优化的装置，该装置包括：存储器，用于存储一应用程序；处理器，用于运行所述应用程序以执行上述的方法。
与前述实施例相对应，本发明还提供了系统的实施例。对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本公开方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
根据在内部局域网环境中实现本发明方案的一实施例，可以包括：第一步，在ISCSI存储服务器上添加2块网卡，并且在ISCSI存储上开启MPIO。第二步：在ESXI主机上创建标准虚拟交换机，每一块网卡对应一块链路，并开启每一块链路对虚拟机数据动态漂移的支持，对网卡进行故障切换绑定，设置MPIO多路径循环使用ISCSI创建的链路。第三步：在ESXI主机上针对ISCSI挂接的磁盘设置I/O延迟调节延迟阀值，一般为50～70毫秒之间。第四步：开启虚拟化集群的DRS功能，根据存储消耗量和/或存储利用率来负载均衡虚拟机磁盘文件放置位置，实现在集群机器中磁盘消耗的负载均衡。第五步：为ESXI主机耦合至新的SSD硬件并将其做为缓存，设置SSD硬件I/O阀值为10～15毫秒，把ESXI主机及虚拟机交换文件放置在SSD硬件缓存上。
如图4所示，图4是本发明根据一示例性实施例示出的一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统，包括：
第一单元101，用于在网络存储服务器上开启多重路径存取机制；
第二单元102，用于配置基于网络链路的多重连接、多路径负载均衡以及故障失效切换聚合链路；
第三单元103，用于针对虚拟化集群磁盘网络IO进行IOPS性能优化；
第四单元104，用于开启虚拟化动态漂移功能、虚拟化集群的分布式资源调度功能。
如图5所示，图5是本发明根据一示例性实施例示出的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统，该实施例在前述图4所示实施例的基础上，进一步包括：第五单元，用于通过耦合至增加的SSD硬件来做缓存的方式，把虚拟机交换文件放置在缓存上。
如图6所示，图6是本发明根据一示例性实施例示出的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统，所述第四单元进一步包括：第一开启模块，被设置为应用VMotion实现所述虚拟化动态漂移功能。
如图7所示，图7是本发明根据一示例性实施例示出的另一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统，所述第四单元进一步包括：第二开启模块，被配置为开启DRS来实现虚拟化集群的分布式资源调度功能。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作-根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
进一步，该方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

Claims (10)

1.一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在网络存储服务器上开启多重路径存取机制；
S2.配置基于网络链路的多重连接、多路径负载均衡以及故障失效切换聚合链路；
S3.针对虚拟化集群磁盘网络IO进行IOPS性能优化；
S4.开启虚拟化动态漂移功能、虚拟化集群的分布式资源调度功能。
2.根据权利要求1所述的一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，其特征在于，进一步包括:
S5.通过增加SSD硬件做缓存的方式，把虚拟机交换文件放置在缓存上。
3.根据权利要求1所述的一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，其特征在于，所述多重路径存取机制包括MPIO和MC/S。
4.根据权利要求1所述的一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，其特征在于，S1进一步包括在网络存储服务器上添加至少2块网卡。
5.根据权利要求1所述的一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，其特征在于，包括：应用VMotion实现所述虚拟化动态漂移功能。
6.根据权利要求1所述的一种实现网络存储IO瓶颈优化的方法，其特征在于，包括：开启DRS来实现虚拟化集群的分布式资源调度功能。
7.一种实现网络存储IO瓶颈优化的装置，其特征在于，所述装置包括：
存储器，用于存储一应用程序；
处理器，用于运行所述应用程序以执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
8.一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统，其特征在于，所述系统包括：
第一单元，用于在网络存储服务器上开启多重路径存取机制；
第二单元，用于配置基于网络链路的多重连接、多路径负载均衡以及故障失效切换聚合链路；
第三单元，用于针对虚拟化集群磁盘网络IO进行IOPS性能优化；
第四单元，用于开启虚拟化动态漂移功能、虚拟化集群的分布式资源调度功能。
9.根据权利要求8所述的一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：第五单元，用于通过耦合至增加的SSD硬件来做缓存的方式，把虚拟机交换文件放置在缓存上。
10.根据权利要求8所述的一种实现网络存储IO瓶颈优化的系统,其特征在于，所述第四单元包括：
第一开启模块，被设置为应用VMotion实现所述虚拟化动态漂移功能；
第二开启模块，被配置为开启DRS来实现虚拟化集群的分布式资源调度功能。
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