虚拟化VMware简介4——thin provisioning 简介

本文整理自VMware 官方网站：

Storage Thin Provisioning

vSphere Storage Thin Provisioning 通过实现动态分配及物理存储容量的智能调配，可大幅提高虚拟机的存储利用率。

概览

通过消除存储浪费并且无需专用的存储容量，因此可以控制您的存储成本。 vSphere Storage Thin      Provisioning 是 vSphere 存储功能的一个重要组件，借助此组件，可以超额分配存储容量，从而提高存储利用率、延长应用程序正常运行时间，并简化存储容量管理。

提高存储利用率
减少停机并提高可靠性，从而实现更出色的业务连续性和灾难恢复
简化存储容量管理

提高存储利用率

无需预先提供满负载的容量，同时还能为 vSphere 管理员提供未来增长所需的容量。

• 允许管理员为虚拟机分配超出实际拥有量的专用容量
• 消除了因存在未使用的超额分配存储而产生的成本
• 通过减少物理存储需求，节省了资源和空间

通过延长应用程序正常运行时间获得更优异的业务连续性

使存储管理员无需在应用程序所有者与虚拟机所有者之间进行大量协调工作即可完成自己的工作。

• 由于无需再像以前那样频繁地因需要维护而使应用脱机运行，因此增加它们的正常运行时间
• 不再像以前那样经常需要开展耗时的跨团队协调工作
• 
  

简化存储容量管理

消除了手动流程并简化了存储容量管理。

• 可以放心地管理存储容量，而无需在不同的管理员之间开展复杂的协调工作
• 通过设置警报和警示，可以放心地将虚拟机的存储设为精简配置

所有的 VMware vSphere 版本 和工具包中都附带了 VMware vSphere Thin Provisioning。

详细技术信息

提高了虚拟机的存储利用率

Thin Provisioning技术实现：

首先我们要了解一个概念，这个概念叫做 ：“稀疏文件”（Sparse File），具体参照我自己的博客：http://blog.csdn.net/changyanmanman/article/details/8760033

有了这个稀疏文件的概念，我们可以类似的理解了为什么可以只记录文件大小，而不必分配实际的物理磁盘。

Thin对性能的影响：

主要是两个方面，耗费额外的CPU周期、物理空间碎片。

开启thin模式之后，针对LUN的每个IO都需要耗费额外的处理流程，比如50G的物理空间，当这个LUN接收到一个超过50GB地址范围的IO时，比如是读IO，那么thin引擎就会先查询IO的目标地址是否已经分配了物理空间，如果未分配，所以thin引擎会向上层返回全0x00（为什么是0，可以想象Sparse File），如果是写IO，那么thin引擎也需要判断目标地址是否已经被分配了空间，如果已经分配，直接将这个写IO导向对应的物理空间地址，如果尚未分配，那么thin引擎还需要在整个物理空间内超找剩余空间，而且需要尽量保持与已经分配的空间在物理上连续，这一系列的判断和处理，加上还需要同事维护一些元数据之类，那都是需要耗费额外的计算资源的。

thin不会预留标准物理空间，而是随用随分配，就像操作系统对内存一样，那么碎片就是不可避免的，针对一个LUN，在传统模式下是连续分配在物理空之上的，而在thin模式下，可能这里有一块，那里还有一块，因为本该连续的被分配的空间很有可能被其他thin LUN所占用，多个thin LUN混乱地分布，这样就导致了IO的性能问题，本来上层的连续地址IO，经过Thin引擎处理之后，可能却变成了随机度大增的IO类型。

VMware vSphere Storage Thin Provisioning 通过实现动态分配及物理存储容量智能部署，可大幅提高虚拟机的存储利用率。

借助 Storage Thin Provisioning，您可以将超出实际可用容量的存储容量指定为专用容量，从而实现更高的利用率。 过去，应用管理员在估计和申请容量时，需要将未来不断增长的容量需求考虑在内。 这样过量部署容量常常导致空间闲置，这与在服务器空间中过度分配 RAM 的问题类似。   

由于 Storage Thin Provisioning 是在虚拟磁盘级别运行的，因此 vSphere 管理员可以按“厚”格式或“精简”格式分配虚拟磁盘文件。 通过将虚拟磁盘设为精简配置，vSphere 主机上的虚拟机可为磁盘配置当前和未来活动所需的全部空间，而在开始时仅交付存储数据所需的存储空间。 它先不交付已分配但未使用的空间，而是随着虚拟磁盘上存储的数据量的增加而增加空间供应量。

借助 Thin Provisioning，您可以超额分配数据存储，这样就可以减少已分配但未使用的空间量，从而提升存储利用率。 通过 VMware vCenter Server 可以了解空间分配情况、已用空间量；它还可以发出警示和阈值警报以通知 vSphere 管理员存在空间不足或超额分配百分比过高的情况有待处理。   

vSphere Thin Provisioning 在虚拟机磁盘 (VMDK) 级别运行。VMDK 文件按“厚”或“精简”配置方式进行分配。 例如，在常规业务过程中，VMDK 文件写入之后物理存储设备才会分配和返回该文件中的数据块。 请注意，读取未分配的数据块将只会返回零，直到将其写入，物理存储设备才会返回该数据块。 

精简配置的 VMDK 创建过程更为快捷，而且还能够优化空间利用率。 一旦精简型或稀疏型磁盘的所有存储块都分配之后，它们与密集型磁盘就毫无区别了。

vSphere Thin Provisioning 的主要功能特性如下：

互操作性。由于与操作系统和硬件完全无关，因此无论是否与之连接，vSphere Thin Provisioning 都能连接和配置任何层次的存储。

从厚格式迁移到精简格式。利用 vSphere Storage vMotion，可以将现有的厚格式转换成精简格式。

警报和报告。Thin Provisioning 与 VMware vCenter™ Server 相集成。 因此，您可以提供报告并设置阈值以主动管理增长和容量。 在 vSphere 5.0 中，如果阵列合规， 用于阵列集成的 vSphere  存储 API 会自动在超出 Thin Provisioning 警告阈值 (75%) 时发出警报。

超额提供保护。 精简配置可能会导致容量超额提供。 可通过 Storage vMotion（支持动态迁移 VMDK）或 VMFS 卷容量增长（此功能可动态增加数据存储的容量大小）管理容量超额提供问题。

区别于过去将iSCSI定位在入门级的应用上，开始有iSCSI厂商藉由虚拟化等技术，加强iSCSI设备的功能与效能，欲与FC SAN竞争。 

　　近几年来，厂商竞相投入iSCSI市场，但锁定在入门级应用居多，或是在NAS系统与支持FC SAN的设备上，增加对iSCSI的支持。区别于这些做法，EqualLogic推出仅支持iSCSI的设备，并运用类似网格运算的架构，让效能可以随着设备串接而成正比提升，诉求其效能可与FC SAN媲美，甚至超越FC SAN，另外也运用Thin Provisoning技术，以提高存储资源使用率。 

　　Virtual Pages让效能随数组数量正比提升 

　　EqualLogic亚太区技术总监许良谋表示，在EqualLogic的存储架构下，每台设备都可被视为一个节点，然后通过类似网格运算的概念，让存储设备不断串接，一方面容量可无限扩张，另一方面，效能也会随之成正比提升。 

　　而要让每台设备都可被视为一个节点进行存储，是因为以Virtual Page为基础，其概念与对象存储类似，资料在设备中是以“一页一页”的方式存储，而每一个Page，除了资料本身之外，还包括I/O历史数据等使用记录。 

　　一般来说，存储设备若要扩充容量，都是通过丛集方式，之所以会有容量扩充瓶颈，是因为无法有效管理丛集成员。但在Virtual Page的存储模式下，当有新的节点加入时，设备间可互相辨识，而资料也会重新调整以平衡各节点容量，反之，当某一个节点撤除时，也会自动将该节点的资料平均移转给其它节点，移转后便可马上撤除，许良谋说，这些作业都可在线上完成。 

　　许良谋引用ESG研究机构所测试的报告指出，运用Virtual Pages的存储架构，其效能可与设备的数量成正比，一台磁盘阵列为6万次IOPS，当磁盘阵列串接至25台时，IOPS也随之提升至150万次。 

　　Thin Provisoning以小搏大，提高存储使用率 

　　近日备受存储厂商青睐的Thin Provisioning（储存资源随需分配）技术，主要是应用在中高端的系统上，如HDS日前发布的存储虚拟化系统Hitachi Universal Storage Platform V（USP V）、EMC的NAS系列产品Celerra，以及NetApp的FAS与V系列。 

　　EqualLogic在今年6月推出的新版Peer Storage OS 3.2中，也首度导入Thin Provisioning技术，以提升iSCSI设备的功能，其既有设备也都可通过韧体更新而使用该技术。 

　　许良谋说，Thin Provisioning可仿真出比实际还多的存储容量，比如存储设备的真实容量只有100GB，却可通过Thin Provisioning技术，让前端服务器以为有1TB。 

　　Thin Provisioning技术目的在于可提高存储资源利用率，厂商多表示，通过Thin Provisioning技术，可让存储利用率从2～3成提升至7～8成。 

　　一般来说，企业建设存储系统的第一步，是将存储空间分配给各个应用系统，然而，当存储空间分配给某一个应用系统使用后，其它应用系统就无法运用这个空间。通常在早期部署阶段时，管理员很难精确知道各应用系统的实际容量需求，因此分配之后，许多磁盘空间就相当于被“锁住”，造成空间浪费。 

　　Thin Provisioning则改变这样的做法，一定磁盘容量可同时提供给多个应用系统使用，若企业购买1TB的容量，某个应用程序可能只使用100GB，其它900GB容量则可开放使用，因此存储空间使用率就可大幅提升。 

　　欲与FC SAN竞争，价格亦不斐 

　　除了Virtual Pages与Thin Provisioning的技术外，EqualLogic也在设备上内建Online Storage、SnapShot、Replication、Monitoring等技术，虽然其效能与功能超越一般的iSCSI设备，并与FC SAN相媲美，但每台设备的定价也相对高出许多，定价约为85万元起。 

　　许良谋表示，相比于FC SAN，建设iSCSI可不用另外部署光纤环境，因此部署iSCSI的成本仍是低上许多。 

　　仅锁定在iSCSI的EqualLogic，区别于多数存储厂商不断扩张到其它领域，许良谋表示EqualLogic目前未有扩展到FC SAN或NAS领域的计划，并且看好iSCSI未来的成长。 

　　许良谋进一步表示，随着iSCSI日渐成熟，产品与应用也会逐渐走向高阶，加上10Gbps的iSCSI普及后，FC SAN的地位将会受动摇