如何设计虚拟硬盘存储?

日期: 2008-10-19 作者:Anil Desai翻译:唐琼瑶 来源:TechTarget中国 英文

很多能源和虚拟化灵活性解决方案来自于虚拟硬盘可用的功能。不幸的是,由于有许多可用的不同配置类型,如果你不谨慎,最终导致整体性能的降低。   一个关键概念是虚拟硬盘(VHD)文件布局。我们现在来看看一些对性能有重要影响的情景及介绍。

  VHD文件布局   大多数生产级服务器安装有多个物理硬盘,通常用于提高性能和提供冗余。当为主机文件系统上的VHD分配资源时,原则很简单:降低磁盘线路争夺。最佳的方式需要明白VHD文件是如何使用的。   如果你每一台虚拟机只有一个VHD,那么你能基于它们期望的工作负载,跨可用的物理主轴(physical spindles)扩展它们。

常见的一种配置是操作系统使用一个……

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很多能源和虚拟化灵活性解决方案来自于虚拟硬盘可用的功能。不幸的是,由于有许多可用的不同配置类型,如果你不谨慎,最终导致整体性能的降低。

  一个关键概念是虚拟硬盘(VHD)文件布局。我们现在来看看一些对性能有重要影响的情景及介绍。

  VHD文件布局

  大多数生产级服务器安装有多个物理硬盘,通常用于提高性能和提供冗余。当为主机文件系统上的VHD分配资源时,原则很简单:降低磁盘线路争夺。最佳的方式需要明白VHD文件是如何使用的。

  如果你每一台虚拟机只有一个VHD,那么你能基于它们期望的工作负载,跨可用的物理主轴(physical spindles)扩展它们。常见的一种配置是操作系统使用一个VHD,并为数据存储将其附属到另一个操作系统。

  如果这两个VHD都很繁忙,那么把它们放置到不同的物理卷上,这能防止它们争夺资源。其他配置明显要复杂得多,不过基本原则仍然适用:只要需要,尝试跨物理主轴扩展磁盘活动。

  管理撤消磁盘和差分磁盘

  如果你使用撤消磁盘或差分磁盘,你将需要布置它们目前的I/O是受限的。图1是个例子,显示差分磁盘跨物理磁盘进行扩展。在这种配置里,磁盘读的功能大多数发生在父级VHD文件上,相反,差分磁盘写的功能大多数发生在父级VHD文件上。
  
  当然这只是一般概括。虚拟硬盘的大小和读写活动的模型有巨大区别。

虚拟硬盘文件

  图1:为性能布置父级和子级虚拟硬盘文件

  在某些情况下,(例如,当撤消磁盘和基础VHD在不同的物理主轴上时)使用撤消磁盘能提高性能。在其他情况下,例如当你有一个长链差分磁盘,将产生巨大数量的与磁盘相关的开销。

  固定大小VHD与动态扩展VHD

  你所创建的VHD基本类型能影响整个性能。尽管动态扩展虚拟硬盘能更有效地使用主机上的物理磁盘空间,随着它们增大将成为碎片。固定大小虚拟硬盘更有效,因为当它们创建时,已分配和保存物理磁盘空间。

  基本原则是如果你能节约磁盘空间,就应该使用固定大小硬盘。同样记住,如果需要,你通常可以在固定大小和动态扩展虚拟硬盘之间进行转换。

  主机存储配置

  虚拟机最终的与磁盘相关的性能限制取决于你选择的主机存储硬件。

  一个重要的决定(尤其是对于低端服务器)是本地存储连接的类型。基于IDE的硬盘提供了最差的性能,而基于SATA、SCSI和SAS的硬盘性能有所提高。这些技术的关键是它们能够有效进行多个同行I/O操作(常见的情形就是在同个服务器上运行多个虚拟机)。

  在评估本地存储解决方案时,记住几个关键参数。第一个是总体磁盘吞吐量。另一个重要的标准是每秒能够执行的I/O操作数量。

  虚拟机使用模型通常引起大量的小型I/O操作。正如可用的物理硬盘数量那么重要。能用的物理磁盘主轴越多,整体性能越好。

  使用RAID

  RAID技术的不同部署能使VHD文件的布置更容易。图1提供了通用的RAID级别的高阶概况,以及它们的优劣势。

  通过在每个阵列里利用多个物理主轴,可以明显提升性能。由于多个磁盘在磁盘级别共同工作,手动移动VHD文件到独立磁盘的重要性降低了。当然你能得到附加的容错好处。

  表1:比较不同的RAID等级

RAID

  虚拟IDE与SCSI控制器

  Virtual Server提供两种不同的连接虚拟硬盘到虚拟机的方法:IDE与SCSI。注意,这些技术独立于你使用在主机服务器上的存储技术。

  IDE的主要好处是兼容性。几乎每个x86兼容操作系统都支持IDE标准。你能在每台虚拟机部署四个IDE连接,并且每个连接都附属有一个虚拟硬盘或虚拟CD/DVD-ROM设备。

  尽管基于IDE连接在许多简单的虚拟机上工作得很好,SCSI连接提供了更多好处。首先,附属与IDE通道的虚拟硬盘的上限是127GB,而附属在SCSI的虚拟硬盘的大小可以达到2000兆。虚拟SCSI控制器能支持总数为28的附属VHD。

  图2是可能的磁盘配置概况。

VHD

  图2:VHD的硬盘连接接口选择

  如果这些优势还不算多,你还有个优势。附属与SCSI的虚拟硬盘通常比附属于IDE的虚拟硬盘执行得更好,尤其是当虚拟机产生了大量的并行I/O操作时。图3显示了虚拟机可用的硬盘连接概况。

SCSI

  图3:为虚拟机配置附属于SCSI的虚拟硬盘

  一般来说,一个有用的功能是相同的VHD文件能附属到IDE或者SCSI控制器上,而不需要做任何更改。一个主要的特例是启动硬盘,因为BIOS和驱动器可能需要作修改以便能工作。

  性能的原则仍然非常简单。在能使用情况下使用附属于SCSI的虚拟硬盘,在必须使用的情况下使用附属于IDE的虚拟硬盘。

  总结

  当你尝试成功设置新的Virtual Server安装,如何设计和管理VHD存储是最重要的第一步。磁盘I/O瓶颈是现实性能限制的常见原因,不过有几种方法降低瓶颈。

  在下文中,我们将学习维护VHD以保持性能。

作者

Anil Desai
Anil Desai

Anil Desai是独立顾问。他擅长基于微软技术的评估、执行和管理的解决方案。Anil Desai处理微软的Server产品和互联网发展平台,并且管理支持上千台虚拟机的数据中心环境。Anil获得了MCSE、MCSD和MCDBA认证,同时也是微软MVP。 Anil Desai写了很多技术书籍,主要关注微软Server平台、虚拟化、活动目录、SQL Server和IT管理。最近,他写了管理Microsoft Virtual Server的指南和Microsoft Virtual Server脚本指南。他作了许多会议报道,同时也是技术杂志的撰稿人。

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