VDI 存储配置设计方案-建议与参考

VDI存储配置设计方案建议书

一、前言

部署一个虚拟化桌面基础设施（VDI）环境很复杂；设计者必须处理很多关键性问题，因为存储是至关重要的。VDI环境是否能够成功依赖于用户体验，而存储又是对用户体验影响最大的。如果没有恰当地设计、实施和管理你的虚拟桌面存储，那么就可能会出现问题。

二、确定存储需求要考虑的因素

2.1 启动风暴问题对VDI环境的影响

对于VDI环境中的存储来说，最大的管理问题就是在存储输入/输出次数处于高峰时，能够保证系统平稳运行。“启动风暴”发生在一大群用户同时启动系统和加载应用程序时，是导致输入/输出激增的最可能原因。启动桌面需要占用很多资源——操作系统和应用程序都需要在磁盘上进行许多读操作。如果将这些活动再乘以用户正在启动的几百个桌面的话，由此产生的输入/输出量可以很快让一个存储阵列陷入瘫痪。启动风暴不会轻易地消失，并且通常会对性能产生重大影响——它们的影响可以持续30分钟到两个小时。

2.2 其它问题对VDI环境的影响

存储输入/输出在初始化登录和应用程序加载之后会有所缓和，但是在一天中，总会有其他事情会导致存储输入/输出量的增加，比如：

●进行桌面补丁、

●防病毒软件升级/扫描和

●下班时用户注销登录

以上几个问题对于VDI环境来说，数据存储基础设施能够应对这种高峰时段也就显得至关重要了。

2.3 硬盘转速快的深度理解

15000转的硬盘读写速度更快一些，总体的延迟更小，但是磁头驱动器在硬盘中的移动速度和访问数据的速度并没有加快。所以即便硬盘的转速增加了50%，但是总体的性能表现只提升了30%，从而也提升了IOPS。

2.3 设计者如何确定VDI的存储需求-方法与原则

为了恰当地设计一套VDI基础设施，设计者需要了解虚拟桌面用户的资源需求。不建议做任何假设，如果要恰当地计算出需要的资源，你需要从虚拟桌面用户那里统计真实的数据。准确地描述用户和计算他们的资源使用情况是决定存储需求的关键。一些第三方供应商，比如Lakeside软件公司和Liquidware公司，其软件可以从用户的桌面收集数据，以便对自己的环境进行评估并决定需求。你收集数据的时间越长，其受到突然和间歇性活动影响的可能性就越小。

2.4 与IOPS相关的基本因素和数据

对于存储来说有两个关键的指标，一个是速率，一个是IOPS

影响IOPS值的因素很多，最直接的硬盘工作原理：转速（rpm）、延迟和寻址时间

影响IOPS值的因素很多，最直接的三个因素是缓存大小、块大小、队列大小

一块普通的7200转（SATA）硬盘一般能达到75 IOPS

一块10000转（SATA）硬盘一般能达到125 IOPS

一块15000转（SAS）硬盘一般能达到175 IOPS

一块SSD固态硬盘一般能达到5000 IOPS

而对于RAID组：

你可以乘以RAID组中磁盘的个数来计算出RADI组总的IOPS值（比如六块15000转硬盘）6*175 I0PS = 1050 IOPS

还有其他因素，比如缓存可能会增大IOPS，而RAID在网络存储协议方面的系统开销和延迟会降低IOPS。

三、存储选型要考虑的因素

3.1 FC、iSCSI和NAS

存储类型一般由预算和现有的存储基础设施决定：

●光线通道（FC）SAN可以提供良好的性能表现，但是会提高VDI部署的价格成本。

●iSCSI和NAS（NFS）相对来说很有吸引力，但是要确保其能够满足输入/输出需求。

●使用10Gb以太网能够极大的增加iSCSI和NAS设备的吞吐量，但是部署10GbE的价

格可能会和光纤通道不相上下。

IOPS高峰时的负载可能会超过一个iSCSI或者NAS（NFS）设备能够处理的IOPS量。但是在存储设备前端增加缓存或者加速器能够极大的改善性能表现。

iSCCI和NFS都会增加主机服务器的CPU系统负载；对于iSCSI来说，可以将这部分负载转移到硬件卡上。加速器解决方案通常不能在NAS系统中工作，但是有许多其他的缓存解决方案可以用于NAS（NFS）。

3.2 LUN大小和RAID

当为VDI划分LUN和卷大小时，不要过多关注系统容量，而要关注性能表现，保证其能满足所需的IOPS。对于LUN的大小并没有一个通用的标准，因为很多因素都可以对其产生影响。通常情况下，RAID组中的轴越多，LUN的速度就会越快。对于有虚拟桌面存储在上面的LUN来说，不要将其体积值设定的过小。不论你在使用全虚拟磁盘还是链接克隆，都会影响到LUN的大小，因为以后需要更少的磁盘空间。

影响RAID选择的主要因素是：虚拟桌面的读/写比例。

当从一个RAID组中读取数据时，并不会对RAID负载的输入输出调度产生影响，但是写操作会对其产生影响。你需要的保护等级越高，在输入/输出调度方面需要使用的资源就越多。

比如，RAID 1拥有一个输入/输出调度，但是必须将内容都写入到两个磁盘上；RAID 5会增加的到4块磁盘，而RAID 50会增加到六块。如果你的输入/输出负载大部分是进行写操作，你就需要选择一个合适的RAID等级以使得写入时进行较少的调度。在阵列控制器中使用更大的写缓存或者使用NetApp RAID-DP这样的定制RAID等级也会有所帮助。

3.3 磁盘类型

●SAS磁盘可以提供更好的性能表现，但是SATA硬盘的存储花费更低。

●高速15000转硬盘可以提升速度，但是相对于10000转的磁盘来说，需要更多的开销。

●固态硬盘（SSD）能够提供极好的性能表现，但是它的价格也是非常昂贵的。

选择能够处理虚拟桌面基础设施负载磁盘的最好方式，一般是购买你能够承受的、最好的硬盘。缓慢的SATA磁盘通常并不是大多数VDI负载的理想选择，所以SAS硬盘是一个不错的选择。

方案一：多类型硬盘搭配使用

你可以在需要的地方混合、搭配使用不同类型的硬盘，以获得更快的存储速度，而在低工作负载的环境中使用更为廉价、慢速的存储。你可以在快速SSD磁盘中存储用于链接克隆的主映像，而将delta数据存储在SAS磁盘当中。你甚至可以更进一步，使用自动化分层应用程序，来按需自动平衡工作负载。

方案二：缓存和SAN加速器的使用

缓存设备或者SAN加速器能够用于速度较慢的存储设备上，以便在启动风暴和其他应用输入/输入高峰时提供更多的IOPS。它还能够节约资金，因为你可以使用不那么昂贵的存

储设备，而同样能够处理你的VDI输入/输出负载。像NetApp Flash Cache这样的缓存设备能够发挥很大作用，极大地增加你的存储设备的IOPS。在恰当的部分配置缓存；启动风暴这样的过程需要进行大量的读操作，所以一个较大的读缓存可以起到很大作用。

SAN加速器是一种提高速度很好的方法，它在你已经存在的存储设备前端增加了一个高性能的缓冲层。FalconStor的网络存储服务器（NSS）SAN加速器是适用于VMware View 的一款易于部署的应用，能够改善存储系统的性能。它甚至允许你在VDI存储中使用价格较低的SATA硬盘，但是仍然能够满足性能表现。

四、几中解决方案建议

4.1 使用无代理防病毒避免输入/输出激增

像启动风暴这种可能引起输入/输出激增的事件可以避免，但是其他的操作也有可能引起输入/输出的激增。在进行防病毒软件扫描/更新时需要按照错开的时间进行，补丁和升级操作系统及应用程序也应如此。通过将负载分配到更长的时间段上，可以避免对于存储系统的集中输入/输出。你也可以将防病毒的操作从客户端操作系统层迁移至虚拟化层，这样可以使之更加高效地运行。VMware vShield终端可以将防病毒扫描工作迁移到一个专有的虚拟应用当中，这样可以减少对于运行在客户端操作系统上防病毒软件的需求。这样能够极大的减少运行在主机中防病毒软件实例的数量，并且因为它是集中部署，所以更加易于管理和降低资源使用量。

4.2 使用链接克隆节省存储空间

链接克隆是虚拟桌面基础设施（VDI）环境中一个非常重要的特性。链接克隆的工作原理是使用一个主虚拟机，里面装有桌面会使用的根操作系统映像。所有的虚拟桌面从这个镜像当中进行读取，而将所有内容写入到每个虚拟机单独创建的delta文件当中。Delta文件通常体积很小，如果每个磁盘块都被写入，它的体积也会随之增长，但是这种可能性并不大。链接克隆可以周期性地进行刷新，以包含补丁和操作系统及应用程序的更新。链接克隆可以提供的优势显而易见，但是相比于维护全盘印象，其更为复杂。

4.3 虚拟机内存和页面交换文件

虚拟机所分配的内存大小会其性能产生很大的影响。如果没有分配足够的内存，操作系统就会使用磁盘的页面交换文件，而这将会极大的增加磁盘输入/输入量——而这是你想要避免的一种情况，多余的存储输入/输出会影响性能表现。如果主机需要的内存过多，分配过多的内存可能引起虚拟化层的交换文件过大，这也会影响存储的性能表现。内存的使用量超过主机的物理内存是可以的，其经常由虚拟桌面基础设施完成（VDI）；但是要确保没有完全耗尽主机内存。