实验室观点：虚拟云下的HBA管理工具

Question

所有市场上流行的HBA，无论是来自Brocade、Emulex还是来自QLogic，都为IT管理员提供了一个基于GUI（图形用户界面）的管理程序：Brocade的Host Connectivity Manager （HCM：主机连接管理器），QLogic的SANsurfer以及Emulex的HBAnywhere。所有这些应用程序都有非常相似的对象管理层级，而这种相近性使得这些应用程序所能够监视和管理的对象也非常相似。IT管理员需要对这些管理对象进行操作，以便维护SAN或执行任务以发现问题，因此，重要的是IT管理员在这些应用程序的使用上的便利性和快捷性。

争论点是这些工具是否可以很好地帮助IT管理员执行如下任务：快速地评估SAN传输问题，准确地判断这些问题与业务程序性能的相关性，解决运行中的各种问题。这也就是为什么SAN管理员通常需要在全局的架构管理背景下考虑HBA的管理问题。这些HBA工具是否能够很好地在统一架构背景下管理好它们的对象，这将直接影响到IT管理员的工作效率。

这些HBA工具对系统以及存储管理员具有重要影响：在运行的第一年，和存储硬件管理有关的运行成本经常高于购置这些硬件的资本成本。虽然许多人认为光纤通道（FC）主机总线适配器是商品硬件，但是HBA工具在设计和运行上的不同将直接影响到IT管理员的工作效率。

为支持业务处理，IT人员必须能够迅速地判断并解决架构事件和问题，而这个过程通常涉及存储设备、主机以及SAN交换机。为了简化SAN连接性，Brocade的数据中心网络架构（DCF）提供了一个端到端的框架，该框架能够在本地实现SAN HBA、交换机和导向器的统合。Brocade的DCF架构的关键组件--数据中心架构管理器（DCFM）--是许多SAN管理员在数据中心架构的评估中（从存储端口到与其连接的HBA到物理或虚拟的服务器）所使用的主要工具。DCFM在管理上的统一视野为管理员提供了很大的便利，使他们可以更好地维护、优化和评估SAN网络架构。

由于虚拟操作环境（VOE）获得了迅速采用，因此统一的管理视野非常重要。软件在I/O描述上的局限性，以及人们通常将关键应用程序放在专门的服务器上，这些因素使得SAN网络架构的局面变成是每个存储设备需要面对多个服务器。从扇出率来看，由于一个存储设备面对很多个服务器，因此存储设备的吞吐量成为关键的瓶颈因素。不过，通过服务器虚拟化所实现的服务器合并极大地改变了SAN的布局结构。

由于一个VOE服务器可以承载8个以上虚拟机（VM），因此一个VOE服务器上的一个HBA不能再只被看作是一个商品硬件。随着越来越多的虚拟服务器共享一个VOE服务器上的FC HBA端口，SAN的扇出已不再只是交换机的问题：它也成为服务器HBA的问题。

通过将DCFM SAN管理工具扩展至HCM（主机连接管理器），Brocade扩大了HBA管理工具的管理范围；Brocade同时还将已经非常完善的网络架构管理范式扩展至主机领域。由此，IT管理员可以在每个VM上应用Brocade独一无二的服务质量（QoS）传输优化工具。通过统一的基于主机或基于网络架构的Adaptive Networking（适应性网络）服务，Brocade的HBA能够支持基于策略的数据管理和应用程序服务。

为了评估服务器HBA的功能性和使用上的便利性，openBench实验室关注SAN网络架构在安装和管理上的便利性。在中小型企业（SME）环境下，新网络架构的初始安装非常重要，因为在IT人数比较少的情况下，引入新的技术有可能给网络运行带来更大的干扰。虽然新架构初始安装的便利性仍然非常重要，不过更重要的一点是这种新架构是否有能力降低IT持续运行成本。

在我们的试验开始之前，我们先安装两台戴尔PowerEdge 1900服务器。每台服务器都配有4GB容量的RAM（随机存取内存）和四核英特尔Xeon E5335处理器。一台服务器运行微软的Windows Server 2003系统，而另一台服务器运行装有Hyper-V的Windows Server 2008系统，因此后一台服务器上的系统可以支持多个Windows Server 2008虚拟机。我们在每台服务器上安装三个单端口的8GB/秒HBA：一个Brocade 815，一个QLogic QLE2560以及一个Emulex LPe12000。然后我们安装基于GUI的管理程序，这种管理程序独立于HBA的吞吐速率。针对三种不同的HBA，管理程序也各不相同：Brocade的Host Connectivity Manager（HCM：主机连接管理器），QLogic的SANsurfer以及Emulex的HBAnywhere。

为了反映最新的SAN网络架构技术，并提供足够的I/O吞吐量来满足8GB/秒架构的需求，openBench实验室部署了一个Texas Memory Systems公司出品的RamSan-400固态磁盘（SSD）阵列，并为该阵列配置了四个4GB/秒光纤通道控制器，每个控制器都能够处理10万次IOPS（每秒输入/输出）。然后我们为每个控制器的一个端口设置了一个目标端LUN（逻辑单元好）。这种布局代表一种会遇到潜在SAN瓶颈的最差情境：从RamSan 固态磁盘所传出的数据量通过4个4GB/秒数据通道汇聚到一个8GB/秒服务器HBA端口。

中小型企业数据站点的IT人数比较少，因此SAN的安装和优化是繁重的工作，而IT管理员执行问题诊断任务和维护任务所需花费的时间长短就成为最重要的问题。SAN网络架构的安装和运行需要多少时间？为了让SAN保持最佳的运行状态，系统/存储管理员需要付出多少努力？资源抽象化程度的提高是否会给管理员带来更多的困惑？这些问题是中小型站点SAN评估所需要考虑的主要因素。

在安装HBA的时候，IT管理人员会浏览各厂商的网站，以便下载最新版本的软件，包括驱动程序、固件、启动代码、管理软件和在线文档。 Brocade HBA用户在这方面有自己的一套经验，这也是Brocade HBA用户有别于QLogic HBA和Emulex HBA用户的地方。安装应当只是一项简单的常规任务。不过，在这方面，只有Brocade的HBA才超出了我们的预期。

Brocade HBA为用户提供了一键式下载网络下载。Brocade采用非常简单的安装流程，能够自动安装正确的HBA驱动程序，更新到最新的HBA固件和管理程序， 从而简化了所有HBA安装过程。IT管理员只需要面对两个选项：下载并烧录一个完整的针对专门OS（操作系统）的CD镜像；或下载并烧录更大的能够针对多 个OS的DVD镜像。

与此形成强烈对比的是，QLogic和Emulex采用传统的安装步骤。在每个厂商的网站上，HBA软件都被分解成多个不同选项的列表，每个选项都需要用户去选择，下载并安装。这也就是说IT管理员必须仔细地考虑每个HBA适合哪种固件、驱动程序、启动代码和管理软件。

虽 然HBA管理软件的安装过程很重要，不过安装毕竟只是一次性的过程。用户的最终目标是让SAN保持最佳状态的运行，并满足服务水平协议（SLA）的要求。 IT人员是否可以很好地达成这个目标部分取决于IT管理员在判断和解决SAN性能问题上的速度。因此，HBA管理软件的价值将取决于HCM、 HBAnywhere和SANsurfer如何管理和操作对象层级。

为了能够一致地执行关键的问题处理任务，这些管理员必须对如何利用管理 工具集来进行下一步操作保持清醒的认识。这就要求管理工具必须便于学习、便于记忆、便于使用。为了具备这种使用上的便利性，HBA管理软件的用户界面 （UI）必须避免界面紊乱，并使每一条信息都清楚易懂。

在启动HBAnywhere 或SANsurfer之后，管理员会遇到比较混乱的用户界面，从信息清晰度的角度来看，这种界面所提供的信息是"越多越乱"。所有的HBA工具，包括 Brocade的HCM，都使用LAN连接来管理所有可用的主机HBA。为了让用户能够使用简单的"单一管理平台"（ single-pane-of-glass），每个HBA管理工具都在图形用户界面的左边布置了一个SAN导航面板。不过，这个导航面板通常只能用来监视 系统信息而不能用来互动，因此其用处有限。

通过设置，在Emulex HBA管理界面出现后，HBAnywhere可以显示一系列LAN地址。如果没有提供相应的SAN背景，比如分区成员情况，那么这个过程可能会占用相当长 的时间。更重要的是，没有一个SAN导航面板可以将HBA的互动管理扩展到多个主机。由于每个HBA工具集的对象管理层级都是从一个主机服务器开始，因此 IT管理员一次只能管理一个主机。

另一方面，SANsurfer应用了批量命令，这些命令可以通过后台处理程序按顺序在多个主机上对基本的 HBA设置参数进行更新。这是迈向企业级IT管理自动化的第一步。通过这种方式，管理员在手动设置最初的HBA参数之后，就可以在命令行界面上编写批量命 令，对所有其他HBA进行同样的设置。

SANsurfer同时还提供详细的SAN拓扑图（所有连接到SANsurfer上的服务器），而且 这种拓扑图也可以显示单一服务器的连接情况。由于这些图中所包含的端到端数据通道信息非常重要和敏感，因此这种信息只能通过一个菜单中的菜单项才能调出， 其他界面无法调出该信息。

现在，人们对统一的管理软件和一键式的IT资源管理重新燃起了兴趣，因为这样可以简化IT人员的管理工作，并减少运营成本。高层IT决策者现在非常关注资源管理软件是否具备一致的和便于使用的图形用户界面。

不 过，IT管理员最重要的任务是发现问题和分析，而这些任务并没有得到很好的定义。这也就是说如果要将IT人员转型为内部服务提供者，让他们每次都可以一致 地、自动地、正确地处理问题，那么就需要为管理员建立良好的管理环境，让他们在进行SAN数据传输分析，以便满足服务水平政策要求的时候，能够作出一致的 判断。

一致性是质量控制的重要方面，而让IT人员成为成功的内部服务提供者的重要一步就是采用便于使用的管理工具，这种管理工具需能够采用 一致的格式，以便于理解的方式显示数据信息。通过Brocade DCF架构所采用的Brocade软件，所有的Brocade管理工具都能够为IT人员提供统一的SAN触点信息。更重要的是，Brocade的DCF架 构为该公司的HBA提供了一个蓝图，为将来把服务器纳入到端到端服务范式奠定了基础。

为了达到上述目标，Brocade的HCM使用了 SAN交换机图形用户界面经常采用的方式：在所有的HCM界面和菜单上，使用全局的描述性设备名称，而不是用十六进制的全局名称（WWN）ID。 Brocade HCM的这种做法是独一无二的，这方便了HBA管理软件的学习、记忆和使用。HCM的这种图形用户界面特点使得管理员可以更容易更快捷地启动HCM，并从 中直接获得完整的有效信息。

HCM进一步简化了菜单结构，避免了烦杂的菜单浏览，优化了信息显示方式。和光纤通道交换机的管理界面一 样，Brocade的HCM尽量减少菜单数目，并尽量增加每个屏幕上所能显示的信息量。例如，所有可设置的HBA端口选项都被显示在一个单一的属性菜单页 面上。对于如此大量的信息，HCM还根据其重要性进行分类，HCM的屏幕有三个面板：一个用于导航，一个用于数据，一个用于事件日志警告。这种组合方式增 强了管理员快速发现HBA运行异常的能力。

更重要的是，服务器虚拟化的出现极大地改变了服务器和存储之间的I/O格局。对SAN架构布局的 描述需要长期可靠的指标，这种指标需能够衡量服务器到存储的连接比例，而这需要新的复杂的规划水平。在服务器承载多个虚拟机的情况下，服务器HBA的角色 必须和交换机相当。Brocade在这方面有自己的长处，即使用户在数据中心中迁移虚拟机，比如从一个VOE服务器到下一个VOE服务器，该公司的HBA 也能够为整个网络架构上虚拟机所发生的虚拟工作负荷提供完整的QoS（服务质量）支持，并同时支持和保证与业务处理相关的SLA（服务水平协议）。