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数据管理篇
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发表时间：2008-01-14 14:06:30.0 作者：ISMB
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“水”样的数据管理
一面是ERP等大规模管理软件的成功运行，一面是数以万计的数据更新存储，行业技术与标准的创新和世界范围内的竞争环境为企业打造了新的发展平台。
一面是ERP等大规模管理软件的成功运行，一面是数以万计的数据更新存储，行业技术与标准的创新和世界范围内的竞争环境为企业打造了新的发展平台。如何利用IT技术在庞大的数据中得到最有用的信息，如何利用IT技术获得最有效率的管理手段来统筹规划企业发展方向，是每一位企业领导最先面对的问题。而作为网络平台的核心硬件架构，与数据息息相关的服务器和存储自然面临着更复杂的挑战。从架构创新到应用创新，数据管理的硬件平台正在走向深度。
众所周知，在典型的数据管理环境中，可能存在三到四个计算层：前端是高速缓存和安全服务器；中间层是应用服务器；后端是数据处理服务器。每个计算层的服务器都分别与其对应的存储设备连接。随着应用需求的扩张，越来越多的智能设备被加入到网络之中，但考虑到总体拥有成本(TCO)，企业又必须避免PC、服务器、存储和网络等设备的无节制增长。因此，利用架构创新与应用创新的方式来达到简化基础设施、提升使用效率和整合硬件平台的目的，已经被越来越多的企业所认同。
刀片的江湖
作为架构创新的代表之一，刀片服务器是一种HAHD（High Availability High Density，高可用高密度）服务器平台，是专门为高密度计算机环境设计的，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统母板，类似于一个个独立的服务器，服务于指定的不同用户群。使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群后，可以共享资源。
作为服务器领域的新秀，三年来刀片服务器的市场增长有目共睹。根据所需要承担的服务器功能，刀片服务器被分成服务器刀片、网络刀片、存储刀片、管理刀片、光纤通道SAN刀片、扩展I/O刀片等等不同功能的刀片服务器。高可用高密度低成本的“先天”优势注定了刀片服务器能够最大限度地利用数据中心的空间，减少功率消耗，而共享机柜内网络与连接使得部署与管理更加简单。多重技术优势使得多家服务器制造商的刀片集群入围2007年的中国高性能TOP100，并取得优异成绩。而这只是刀片市场的第一波高潮，据知名调研公司预测，2009年刀片服务器在市场的份额将达到25％，总出货量将达280万台，市场总额将达90亿美金。而到2011年，每4台服务器中就有1台是刀片服务器。
刀片的江湖中已经并将还将云集更多武术英雄豪杰。IBM、HP、SUN、DELL、浪潮、曙光、联想、宝德都已发布了新的刀片产品，并且大部分已经拥有了相当全面的产品线。
如果单纯从技术层面分析，刀片产品已经成熟，其所有关键组件均可实现冗余或热插拔，其中包括冷却系统、电源、以太网控制器与交换机、中间背板与背板、硬盘及服务处理器。然而，从产业层面来看，刀片产品还有致命的弱点--标准不统一。IBM的Blade.org、HP围绕BladeSystem的联盟、英特尔服务器系统架构SSI(The Server Systems Infrastructure)组织，曙光牵头的高标委（中国高性能计算机标准工作委员会）等纷纷提出了各自的刀片标准，然而业内并没有形成明确的标准体系。用户对于产品不兼容的担心成为刀片市场发展最大的制约。刀片的江湖在没有统一标准的时代，还将在混乱中前行。
虚拟服务器的湖泊
要最大限度整合资源，虚拟技术将起到决定性作用。搜索IT技术主题词，多核之外自然就是虚拟。
事实上，虚拟化并非新技术。早在上世纪60年代，美国的计算机学术界就开始了虚拟技术的萌芽。1959年6月在国际信息处理大会上，克里斯托弗的一篇《计算机分时应用》的论文，被认为是虚拟化技术的最早论述。而在IBM的大型主机中以虚拟监视器为主的应用被认为是虚拟技术的具体体现。而后，由于RISC服务器与小机上用户数量毕竟不多，同时各家厂商之间产品与技术的不兼容，使得虚拟一直也没有进入人们视线。
然而，好的技术总要闪光。随着英特尔与AMD在X86处理器所做出的64位与多核尝试，性能不再是虚拟应用的制约。特别引人注意的是，两家高调宣布推出的内建虚拟技术的处理器，以实现硬件辅助虚拟化为目标，在配件层改善了原来仅通过软件实现虚拟化所带来的性能和稳定性方面的不足。除此以外，操作系统层面微软的加入，以及数量众多的第三方软件与服务器制造商的逐步深入合作使得服务器虚拟化的产业生态系统已经逐步形成。
简单来说，服务器虚拟化的核心思想就是：一种技术，能够通过区分资源的优先次序并随时随地能将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。显然，通过虚拟技术，用户能够在单个服务器上虚拟多个系统，从而以少数几台计算机完成所有工作，节省耗电、空间、冷却和管理开支。
然而，虚拟服务器还将面临着多种挑战。首先是安全问题，因为将多个虚拟机放在同一台服务器上，就必然会出现一旦服务器宕机将中止所有应用的情况。用户不仅是要有双机热备，同时对于不能中止的应用也要有着配套方案。其次是应用软件的修改问题。由于大多数虚拟机都是模拟一个基本的硬件环境，而不是让应用程序直接访问主机的硬件资源；因此。一些需要直接访问硬件资源的应用程序需要进行改写，一些程序需要特殊处理，如电信程序或者需要特定I/O和NIC卡的安全程序等，这些程序需要再修改。当然，还有移植、技术支持等问题。
虚拟存储的大海
与虚拟服务器近乎“链”式不同的是，虚拟存储更近“池”化。
存储虚拟化可以简单描述为新存储实体对原存储实体的存储资源（如存储的读写方式、连接方式等）和存储管理（如统一/ 分散管理）进行变化和转换的过程称。
实现虚拟存储主要有三种方法：主从式架构（通过软件）；光纤（主要通过模块，有时也通过交换机）；阵列（内嵌功能）。
光纤方式是最常见的方式。它或者要专有的设备，或者是软件运行在服务器上管理存储资源，以建立一个存储池。而基于交换机的产品，通常是通过光纤交换机配置“刀片”实现。通过将虚拟功能内嵌在交换机上，理论上数据的传输只要经过很少的设备就能实现。第三类虚拟存储以日立存储系统的TagmaStore网络控制器为例，它使得日立管理软件像一个存储池一样管理不同厂商的存储设备。
事实上，存储系统有着很明显的更替，最早的一代系统是直连式存储，基于总线共享的架构的出现为系统设计师提供了将大量的磁盘驱动器连接到单个服务器的方法，促进了更快的系统设置和部署。这种存储的布局方式一般称为直连式存储（DAS）。在小型应用中，存储是处于服务器内部，利用RAID（独立磁盘冗余阵列）并通过镜像或数学重建方法来保护数据。而第二代SAN的加入，尽管明显提升了存储管理水平，可以将大量存储资源合并到一个网络连接的中心设备上，但是缺少虚拟化和数据迁移。发展到如今，虚拟技术的出现从根本推动了大量硬件的合并，而这些合并，不仅是服务器与存储，甚至还将影响着I/O。
作为数据管理战略的一个重要布局，关于虚拟服务器与虚拟存储的话题很多，应用与技术的矛盾争论也将一直争论下去，但是任何人都难以否认，作为新的一种技术，以整合资源提升管理效率的虚拟化将在企业IT规划中占据越来越加重要的地位。
“科学技术是第一生产力”，技术的发展速度远超出我们所能想象，而在数据管理的技术海洋中，我们相信，2008年还将容纳更多的类似于多核、刀片、虚拟等新应用。
看未来
刀片技术
刀片起源于国外，最早的制造商是一家名不经传的小公司。2000年底，RLX向市场推出了单处理器服务器，并根据其架构的特点，命名为“刀片服务器(BladeServer)”。简单来看，就是将传统的架式服务器的所有功能集中在一块高度压缩的电路板中，然后再插入到机箱中。复杂地说，就是一个单独的主板上包含一个完整的计算机系统，包括处理器、内存、网络连接和相关的电子器件。如果将多个刀片服务器插入一个机架或机柜中，那么该机架或机柜的基础设施就能够共用，同时具有冗余特性。每一块“刀片”实际上就是一块系统主板，每块主板通过本地硬盘运行自己的操作系统，如Windows、Linux、So laris等等，类似一个个独立的服务器。
可惜的是，RLX的刀片生不逢时。一方面是由于其涉及多种部件，难以总体支配，另一方面恰逢经济低迷，科技产品没有引发市场热情。然而，刀片的创新架构却引来了IT巨头的关注，IBM，HP等意识到了刀片服务器的强大用处，纷纷推出了自己相应的刀片服务器产品，IBM的BladeCenter和HP的ProliantBL系列刀片服务器。随后几年，国内服务器制造商巨擘浪潮、曙光、联想等也推出了相应产品。
随着信息化程度的日益深入，简化基础设施、提升使用效率和整合硬件平台成为新的需求，凭借着高可用高密度低成本的“先天”优势，刀片服务器迎来了发展的春天。纵观刀片的技术优势，国际厂商大多在电源和散热设计上略胜一筹。IBM的BladeCenter采用集中供电方式，是目前业界最高的AC到DC转换效率，特殊设计使得电源在低负载下也能实现高效率的电源转换；而1+1冗余方式避免了电源环路设计中可能出现的一个电源模块故障导致整个电源系统DC输出失效的灾难性事故，该电源模块的电源密度，是同时期其他工业标准服务器电源的两倍，同时电源转换效率比其他工业标准服务器高5%。
在散热方面，HP新的BladeSystem c-Class中应用的惠普动态智能冷却系统（DSC, Dynamic Smart Cooling）技术可以根据服务器运行负荷动态调控冷却系统来降低能耗，节能可达到20 %至45%。 此外，能量智控（Thermal Logic）技术以及PARSEC体系架构等方面的创新成为未来数据中心节能的最关键基础设施；而在关键节能部件上，如Active Cool（主动散热）风扇、动态功率调整技术（DPS, Dynamic Power Saver）等也是为新品增色不少。
相比之下，国内刀片服务器技术更多偏于管理和细节。曙光新品TC2600，内置管理软件，能够通过WEB页面的形式管理系统的运行，可提供所有组件的最新状态及图形标示的详细信息，支持实时状态监控、故障预警，动态优化调整资源配给和工作策略；提供多种错误故障报警方式，日志、审计和报表可供查询；允许加密的远程控制，可从任何位置控制操作及监控整体运行状况。当然，TC2600特有的线形预补偿散热模块（LPCM）在散热方面表示也很出色。而TC2600为每个刀片独立配置了PCI-E扩展插槽，能够兼容网卡、FC HBA、iSCSI HBA、Infiniband HCA等业界绝大部分PCI-E板卡，选择更加灵活。曙光之外，浪潮、联想和宝德也将在不久之后推出刀片新品，预期在技术方面也有所独特之处。
虚拟应用
虚拟并非新技术，最早应用在大型主机上。数据记载，最早使用虚拟化技术的是IBM 7044计算机，IBM之后在上世纪60年代还开发了型号为Model 67的System/360主机。
由于虚拟的特有优势，RISC服务器与小型机成为了虚拟化技术第二波受益者。但是受限于高昂的应用价格与较窄的应用领域，虚拟技术没有成为通用技术。然而随着英特尔、AMD修改x86处理器的指令集的修改，多核架构性能的飞速提升，虚拟有了在X86架构机应用的基础。不过，根据英特尔的蓝图，在处理器当中集成硬件辅助虚拟化指令只是IA平台上的第一步，而在第二步则要实现I/O方面的虚拟化，直到最后实现整个IA平台的虚拟化还需要时间。也就是说，目起的x86平台上，目前仅仅能够实现在处理器级别的虚拟化，在I/O以及其他方面的虚拟化还需要进一步的发展。不仅如此，x86架构上的虚拟化技术还无法完美实现虚拟分区之间动态迁移，而这些在UNIX平台、大型主机上早已不是问题。
总体来说，由于独有的技术优势，虚拟应用可以涉及大型机、小型机、X86服务器、存储和网络等多个领域，更加适合以数据中心整体资源自动化的角度来规划和管理，所以对于企业信息化成熟度有着相对较高的要求。
观海外
刀片服务器
近年来，中国信息化建设步伐正持续推进，行业和企业信息化应用水平也在不断提高，与此同时，用户关注的重心也日益转向IT与自身业务的融合、系统对生产效率的提升以及IT投资回报率等核心问题上。降低TCO和简化IT基础设施逐渐成为用户规划、选型及实施IT系统的重要决策依据，而刀片服务器在节约空间、简化管理、降低IT部署成本方面的优势，使其越来越受到用户的关注，并且用户的购买需求在不断地被激发。唯一困扰用户采购的刀片服务器标准问题，也随着各层制造商的努力而有了很大程度的进步。
而在中小企业市场，刀片服务器有着更为广阔的应用前景。调研显示，今天的中小企业CIO们面临着一系列挑战：缺少IT建设经费，但业务对IT的需求却在激增，更多的新业务迫切需要企业IT的支持；必须加快IT系统对业务需求的响应速度；缺少有经验的IT开发、维护人员；必须更快、更好且成本更低地完成IT系统建设。因此，对中小企业而言，仅靠传统的IT技术和系统架构是难以应对这些挑战的，必须寻求新产品新技术的支持。这样的背景，为刀片服务器“快步”进入中小企业市场奠定了坚实的基础。
另一方面，IT制造商也在不遗余力地打造性能价格比更高的入门级刀片服务器。如IBM的BladeCenter S和HP的BladeSystem c3000、曙光TC2600，联想B300，以及浪潮NX660D都是为中小企业量身定制的产品，对于目前已有5-6台服务器，且业务成长速度很快的中小企业而言，都是值得考量的选择。
虚拟应用
随着英特尔、AMD、VMware、XenSource、Swsoft、微软等公司纷纷切入虚拟化领域，基于X86平台的虚拟化潮流风起云涌，已经成为2008关键词之一。虚拟技术能够实现更高的设备利用率，使用户能够尽可能地利用系统资源。简单理解，就是用户能够在单个服务器上虚拟多个系统，从而以少数几台计算机完成所有工作，这显然能够节省耗电、空间、冷却和管理开支。然而，企业真正的虚拟化应用，还要从整体布局来考虑。
首先，企业的数据管理系统是否有必要应用虚拟化。例如，高性能计算就不适合采用虚拟化技术，因为高性能计算会将处理器当中的每一份潜力都压榨干净，其CPU利用率非常高。同样，Exchange、数据库这类大负载应用需要占用大量的I/O和内存资源，一般也不适合同其它应用程序共享服务器硬件。这样，在梳理了不同应用之后，避免同类型应用，将有可能进行整合的放在一起，这有这部分才是完全有必要用虚拟的。
其次，企业应用虚拟化节省的费用是否可观。事实上，虚拟化降低成本的因素，主要是因为服务器的资源利用率被提高，而不是应用软件费用的缩减。很多应用软件即便在虚拟机上运行也需要全额缴纳许可证费用。再考虑到虚拟化将在很大程度上会更改IT部署的架构，在当前复杂的IT部署架构下，虚拟化的推进是否值得。
第三，企业能否承担虚拟化知识的学习费用。尽管所有在华的虚拟化厂商都提供虚拟化培训服务，但是培训不等于技能。培训几天就将结束，而技能则需要更多的经验累计。IT部门需要懂得制定合理的虚拟化资源分配方案，需要能够应对各种常见故障，这样的学习费用企业能否承担。
不过，虚拟化毕竟是项出色的技术，确实能够大幅度节省资源。对于高速成长的中小企业来说，可以采用循序渐进的部署来逐层推进实施。先在IT基础架构服务器、存储产品上应用虚拟化，一方面更加准确的评估风险值和收益，累积虚拟化经验，另一方面，在工作中培训企业IT部门的员工逐渐熟悉和认可了虚拟化方案，当企业发展到一定程度的时候，再在整体架构中推进虚拟化。
关注业务连续性
成功的中小企业，他们的发展道路通常是相同的，都是起步艰辛，发展快速，中小企业凭借着灵活的经营形式他们很快发展起来，当业务越来越广、客户越来越多的时候，业务的连续性问题也就成为所有中小企业数据中心所遇到的问题中最受关注的问题。
在这一点上，福利彩票行业体现的尤其突出。成建于2000年的内蒙古电脑福利彩票销售系统，于次年正式开通了名为“内蒙古风采”的电脑福利彩票项目，这是内蒙古福利彩票事业迈出的一大步，不仅彩票的销售实现了电脑作业，而且福彩全程的开奖工作、彩票统计、彩票结算等全部通过电脑处理完成。
内蒙古福利彩票发行管理中心田文亮告诉笔者，“但是随着系统的成熟、业务的发展，我们越来越意识到要想业务稳定正常的运行，信息系统不能出半点的差错，业务完全依赖于计算机系统的处理。彩票这个行业相对于其他行业企业对于信息系统依赖的风险要高得多。如果我们系统有一天哪怕是半天的停机，所带来的损失将不只百万。因此，对于后端的硬件处理设备我们一定要确保万无一失，并且做好备份和容灾的工作。
因此，我们尤其重视存储产品在整个系统中的作用，目前我们使用了IBM公司的一款磁盘阵列产品，通过多个小硬盘来改善I/O处理速度，其中3块作为主盘，2块用于镜像冗余，1块用于热备之用，并采用raid5技术设置。其实，我们中心的总数据量并不算非常庞大，核心的数据总共不到100G，因此我们对于磁盘的容量并无过高的要求，但是对于数据的连续性和容灾、备灾的能力则有着极高的需求，动辄上百万的损失我们是无法承担得起的。”
嘉里大通物流有限公司遇到了同样类似的问题，该公司负责人李润成向笔者透露：随着业务量的扩大，每月月底财务的结算成了问题，日常的业务应用虽然量大、繁忙但以目前的数据中心还尚可使用，只是每月月底要生成大量的数据报表，偶尔会出现宕机的情况，之前为了应对此类突发事件，临时放置十几台PC机来跑应用，将总业务分解到每台设备上，从而分减压力，尽快将工作完成。但一方面随着公司规模的不断扩大，业务量的迅猛增加，对数据中心的要求越来越高，另一方面，随着设备更新换代年限的临近，之前的服务器虽经过性能调优，但已经不能满足企业的需求。
李润成告诉笔者，他非常关心IT业界虚拟技术的发展动向，因为虚拟化技术可以帮助用户解决业务连续性问题，根据厂商的介绍，因为虚拟化技术可以集高性能、高容量和高可用性于一体，突破数据存储设备在时间、空间和成本方面的限制，所以，可以为企业用户的实时容灾提供坚实的保障，并通过分析、设计、实施、整合、管理等实现业务的连续性。
很多企业都有类似嘉里大通遇到的问题，每年都有数以万计的数据中心遭受重大服务中断，由此带来的业务损失不可估量，关键数据的丢失、缺损都给处于成长期的企业以致命的打击。因此，在做好灾难恢复的同时还要做好灾难的灾备，而后者是非常重要的，是前者能否实现的前提。对于那些需求一天24小时业务连续运行的企业，业务的连续性已经成为这些用户IT策略的重要部分，那些提供消除计划内停机手段，并可提高设备利用率、充分做好灾难恢复的产品与技术受到了企业的广泛关注，在所有技术中，虚拟化技术已经焦点。
李润成告诉笔者，他们最为迫切的希望改变目前数据中心的几种情况，首先，可以通过某种数据保护机制实现数据中心的无中断备份和恢复过程，其次，能够减少计划内和计划外的停机时间，从而确保设备的高可用性，另外，能够通过使用一种独立于硬件产品外的灾难恢复方法，实现灾难恢复。
技术奔跑：引擎与变速要配对
IT业界从不匮乏新技术，技术更新换代的速度毋庸置疑。对于那些利益向好的领域，各个厂商蜂拥而上，还是利益的原因，每个IT厂家的技术各有特点，甚至由于技术不同，各个厂商之间产品互不兼容。这是一个很自然的现象，但同时又与开放、一统的市场发展趋势不相符，很多情况下，各个生产厂家虽然深知合作的重要意义，深处在技术研究领域的人士对“众人拾柴火焰高”的道理比谁都清楚，但碍于利益的关系，每个生产厂商他们分别有着各自的利益，为了在激烈的市场竞争中取胜，分别占据着自己的技术来招揽客户。很显然，这是无法改变的事实，但这阻碍了技术的发展。
同时，从技术角度来讲，同一领域各家有各家的技术，即使同一家的技术也有很多种，并随着时间的推移不断的更新着，如果没有现实应用的限制，IT技术可以无限的跑下去，但我们必须换位思考一下，技术本身不是为了技术而技术，它必然要放到现实应用里，才能够体现其价值所在，从这一点上看，技术问题变得就不那么单纯了，市场的需求与厂商的推动决定了技术的发展与前进的脚步。
这就像是在开车，技术奔跑的速度决定于引擎与变速的综合作用，如果把生产厂商的技术优势看作是动力引擎，那么用户需求与市场融合度则是变速器。每个生产厂商都不乏技术的研发力量与能力，问题是市场的现实需求并不与技术能力与优势直接相关，我们还要看第二个因素，即以用户需求与市场融合度为主要内容的变速器的性能。技术奔跑的距离与速度要受到引擎与变速器的牵制，作为走在技术开发前沿、拥有智力资本的厂商，其技术也要符合用户需求和市场融合度的要求，以下笔者以具体的新技术的发展为例，阐述用户需求与市场融合给数据管理技术带来的影响。
虚拟化技术已经喊了几年了，以IBM存储领域的虚拟化为例，其技术的诞生至今已经四年的时间，2008年则更被认为是虚拟化之年，在厂商大力宣传、向市场大力推虚拟化产品时，我们是否应该追问国内企业用户的看法，虚拟化恰如厂商宣传的那样完美，企业用户他们还在犹豫什么？
根据笔者对几家企业用户的调查，用户对于虚拟化产品的顾虑主要集中在以下几点：
首先，虚拟化技术实现方法各不相同，企业用户对于各家不同的技术而感到无所适从，产生迷惘。由于前文所述的利益关系，各个厂家对于虚拟化都有自己的理解和实现方法，这给消费者带来了迷惑，尤其是那些技术力量比较薄弱的中小企业不敢轻易尝试任意一家的技术与产品。
其次，虚拟化产品相对于市场同类产品价格均较高，成长型企业一方面将主要的成本入在业务发展上，花在设备投入上的资金本来就有限，另一方面，新技术的产品因为缺少现实应用，不能够算得上是成熟的产品，这为后期产品的维护带来了一定的不确定性，价格因素则是后期产品维护服务的一大考虑问题。
再次，虚拟化意味着将数据中心所有的资源映射、动态化，当把所有分散的资源集中在一起，这很可能成为黑客攻击的对象，以前需要跨过许多道物理防护才能拿到的重要数据，有可能只需要跨过一道物理防线就可以得到全部信息。
最后，在原有设备上进行虚拟化，对设备的I/O传输速度、CPU、内存的需求都比较高，这限制了这项技术在企业中的应用，通常情况下，一台硬件设备的使用寿命是3至5年，在产品还未到期又无资金更换新产品的情况下，想利用虚拟化技术为企业用户服务几乎达不到预期效果。
由于以上原因，目前国内的中小企业鲜有使用虚拟化技术的案例，到目前，虚拟化技术的应用在市场上的表现并不乐观。但我们看到这种数据中心的逻辑统一趋势为虚拟化技术照明了发展方向，希望在以后的技术发展中，有更多适合中小企业应用的虚拟化产品。
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