数据存储与绿色节能

随着IT信息化和移动互联网的飞速发展，电信行业数据中心的设备数量大幅增加，由此带来了能耗和制冷成本的大幅增加。同时，伴随着国内房地产的快速发展，机房空间已经成为IT机房成本的重要支出。所以，如何合理平衡数据中心性能、能耗和空间，是未来国内数据中心能否更快、更好发展的基础。据IDC的一项调查显示（如右图1），能耗、空间问题已经成为我国目前数据中心管理的头号难题。

在这种背景下，以“节能、环保、高效、经济”为核心价值的绿色浪潮正席卷整个IT产业。绿色IT已成为符合社会进步与环境保护要求、满足经济可持续性发展目标的新产业，绿色存储则是引领IT产业下一代革命的创新驱动力。据调查，IT产品能源消耗以每年8%～10%的速度增长。2007年IT产品耗电总量约为500亿度，IT因耗电而排放的二氧化碳已达到4000万吨！数据资源中心能耗则占IT能耗的40%，而存储设备约占数据资源中心电力消耗的37%～40%。因此，如何通过使用绿色节能的存储系统，在满足整个数据中心数据服务需求的基础上，尽可能地降低能耗，逐渐成为数据中心的重要议题。

合理选择存储介质

对于数据中心的存储系统，主要有三类。磁盘存储（虚拟磁带库被认为是磁盘存储的一种）、磁带存储和闪存阵列。其中磁带存储技术的发展时间最长，目前已经发展到LTO-6代，单盘读写性能（未压缩）可以达到160MB/s。磁盘存储近年来也得到了快速发展，目前各主流存储厂商的高端磁盘存储产品的最大可扩展容量已经超过PB级，最高性能也早已超过40万IOPS。而闪存阵列则是近几年兴起的新技术，其特点是密度高、容量大、速度快，单一机柜空间容量可以超过1PB，性能超过2200万IOPS，而功耗却不到13KW。

当前数据中心应用的存储介质，按照延迟的快慢可以分为闪存、高性能磁盘、高容量磁盘以及磁带。但是，它们之间的能耗和占地却差别巨大。如表1，性能最高的为内存，性能最低的则是磁带。但从能耗上来比较，按照同等性能来计算，最低的则是磁带，最高的为磁盘。同样，在考虑同等容量的占地成本时，磁带最省空间，高性能磁盘占空间最大。

接下来看两个具体的例子。一个是按照同等容量分别配置高速磁盘、低速磁盘、SSD以及磁带。（数据对比参见表2）另一个则是按照同等IOPS来配置三种磁盘。（数据对比参见表3）

通过以上两表分析可以看出，不同的介质在使用时，其价格、延迟、功耗和占地上有很大的区别。那么，如何在实际应用中，在不同应用场景下，合理地使用不同的介质，最终达到绿色节能的目的，将是未来我们进行项目采购时需要考虑的问题之一。

选择低能耗存储设备

除了介质对节能减排具有重要影响之外，不同的存储产品设计本身也有比较大的差异。表4列出了两个国际知名存储厂商的最高端存储的相应机房环境需求。

从表中我们可以看到，在与绿色节能有关的四项指标中，两个存储厂商的存储产品参数均有超过50%的差异。当然，折没有考虑具体产品的价格和性能因素，但在不同生产环境的使用时，在选择过程中如何更加合理地选择存储设备，来实现节能减排，也是需要认真考量的问题。

一个先进的存储虚拟化系统，能够对完全不同的异构存储资源进行集中控制和管理，从而提高业务应用的可用性和资源的利用率。其目的是对IT架构中的存储资源进行管理，确保它们能够被企业快速、有效、实时加以利用并降低企业管理成本。

一个先进的存储虚拟化系统应具备以下特性。

1. 简单高效的存储架构

可以将不同厂商存储系统的容量集中到一个存储池中，以便进行集中管理。

消除磁盘系统之间的界限，将存储设备作为一项资源而不是一台设备独立设备进行管理，从而满足业务需求。并能根据可用的所有存储资源来制定业务流程目标，而不是由存储资源来决定企业能够实现哪些目标。

通过将存储区域网络（SAN）内的多个磁盘系统容量集中起来，能够让存储管理员超越SAN存储设备传统的“孤岛”，以更好的方式对存储设备进行部署，更好地满足主机应用的需求，并能通过自动精简功能，根据主机实际需要去提供存储空间，避免由于业务部门对存储资源预测的不准确，造成对存储资源的浪费。

2. 透明稳定的资源池

由于将存储设备的物理特性对主机系统进行隐藏，因此，虚拟化设备可以使主机应用不受存储池物理变化的影响。通过此功能，当对存储架构进行更改时，能够让应用继续运行而不会发生中断，从而帮助企业提高应用对客户的可用性。

通过动态数据迁移功能来提高应用的可用性。此功能可以在不影响应用对数据访问的前提下将数据从一个存储系统迁移至另一个系统，可以帮助管理员在不影响应用对客户可用性的同时对存储容量进行重新分配和扩展。例如，在对系统负荷进行均衡而将旧的存储设备更换为新的存储设备时，或者实施分层存储架构时，可利用数据迁移功能。

新的虚拟磁盘镜像功能可以将虚拟磁盘的两个拷贝存储在不同的存储系统上。当磁盘阵列或磁盘系统出现故障，或者由于需要维护而发生中断时，此功能可以帮助提高应用的可用性，自动使用仍然可用的拷贝。

3. 丰富先进的软件功能

采用分层存储对控制存储成本来说是一个很重要的策略，可根据不同业务需求采用成本和性能都各不相同的存储。然而，直到现在，不同类型存储（即便来自同一个供应商）之间的管理和功能上的差异使得实施分层存储操作起来非常复杂，而且部署范围有限。

先进的软件能够让实施分层存储变得更加简单。因为它能在所有存储层之间保持一致的管理和功能，并且在不会对应用造成中断的同时将数据在各层之间进行移动。

对许多常规SAN磁盘阵列来说，复制操作仅限于系统内部或同类系统之间。然而虚拟化设备控制器需要让管理员在不同供应商提供的多个存储系统之间采用先进的基于网络的复制服务（例如FlashCopy功能）。此功能可以帮助简化存储环境，降低存储总成本。

虚拟化设备复制服务可以根据数据价值的高低采用不同成本的存储设备。比如说，尽管生产数据可以存储在企业级存储设备上，然而可以通过FlashCopy功能创建的备份拷贝存储在成本较低的存储设备上。

类似地，保持业务连续性的常规方法在很大程度上需要采用与生产和恢复地点相同的存储设备，进而需要虚拟化设备可以在每个地点支持不同的存储设备，从而帮助企业在制定灾难恢复战略时降低成本。

支持各种复制服务，无论采用何种类型的存储，都能以一致的方式进行工作。FlashCopy功能几乎能够对活动数据创建“瞬时”拷贝，用于备份或者并行处理任务。

支持增量FlashCopy操作，只拷贝自上次使用FlashCopy功能以来，源虚拟磁盘或目标虚拟磁盘中变化的数据。这些功能可以用来帮助企业根据生产数据对测试环境进行维护和更新。

同步复制和异步复制功能，可在不同地点的系统之间工作，创建数据拷贝，以供数据中心发生灾难时使用。

综上所述，通过从组件、设备，到系统和基础架构，通盘考虑绿色节能，就能逐渐迈向绿色数据中心，帮助数据中心降低投资（CAPEX）和运营成本（OPEX），进而提高企业竞争力。