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存儲虛擬化

鎖定
存儲虛擬化(Storage Virtualization)最通俗的理解就是對存儲硬件資源進行抽象化表現。通過將一個(或多個)目標(Target)服務或功能與其它附加的功能集成,統一提供有用的全面功能服務。典型的虛擬化包括如下一些情況:屏蔽系統的複雜性,增加或集成新的功能,仿真、整合或分解現有的服務功能等。虛擬化是作用在一個或者多個實體上的,而這些實體則是用來提供存儲資源或/及服務的。
中文名
存儲虛擬化
外文名
Storage Virtualization
對    象
存儲硬件
作    用
一個或者多個實體上
定    義
對存儲硬件資源進行抽象化表現
領    域
虛擬化

存儲虛擬化概念

在虛擬化領域流傳着一個故事:一個好的虛擬化解決方案就好像遊歷一個虛擬現實的主題公園。當遊客想象他正在城市上空滑翔時,傳感器就會把相應的真實感覺傳遞給遊客,並同時隱藏真實的力學環境。同樣,一個好的虛擬化工具可以對企業的存儲設備做相同的工作,只不過過程也許會反過來——首先建立一個框架,讓數據感覺自己是存儲在一個真實的物理環境裏,之後操作者就可以任意改變數據存儲的位置了,同時保證數據的集中安全。
虛擬化技術到底是什麼?其實廣義上來説,就是通過映射或抽象的方式屏蔽物理設備複雜性,增加一個管理層面,激活一種資源並使之更易於透明控制。它可以有效簡化基礎設施的管理,增加IT資源的利用率和能力,比如服務器、網絡或存儲。
存儲虛擬化是一種貫穿於整個IT環境、用於簡化本來可能會相對複雜的底層基礎架構的技術。存儲虛擬化的思想是將資源的邏輯映像與物理存儲分開,從而為系統和管理員提供一幅簡化、無縫的資源虛擬視圖。
對於用户來説,虛擬化的存儲資源就像是一個巨大的“存儲池”,用户不會看到具體的磁盤、磁帶,也不必關心自己的數據經過哪一條路徑通往哪一個具體的存儲設備。
從管理的角度來看,虛擬存儲池是採取集中化的管理,並根據具體的需求把存儲資源動態地分配給各個應用。值得特別指出的是,利用虛擬化技術,可以用磁盤陣列模擬磁帶庫,為應用提供速度像磁盤一樣快、容量卻像磁帶庫一樣大的存儲資源,這就是當今應用越來越廣泛的虛擬磁帶庫(VTL, Virtual Tape Library),在當今企業存儲系統中扮演着越來越重要的角色。
將存儲作為池子一樣,存儲空間如同一個流動的池子的水一樣,可以任意地根據需要進行分配。
通過將一個(或多個)目標(Target)服務或功能與其它附加的功能集成,統一提供有用的全面功能服務。典型的虛擬化包括如下一些情況:屏蔽系統的複雜性,增加或集成新的功能,仿真、整合或分解現有的服務功能等。虛擬化是作用在一個或者多個實體上的,而這些實體則是用來提供存儲資源及服務的。 [1] 

存儲虛擬化好處

將存儲資源虛擬成一個“存儲池”,這樣做的好處是把許多零散的存儲資源整合起來,從而提高整體利用率,同時降低系統管理成本。與存儲虛擬化配套的資源分配功能具有資源分割和分配能力,可以依據“服務水平協議(service level agreement)”的要求對整合起來的存儲池進行劃分,以最高的效率、最低的成本來滿足各類不同應用在性能和容量等方面的需求。特別是虛擬磁帶庫,對於提升備份、恢復和歸檔等應用服務水平起到了非常顯著的作用,極大地節省了企業的時間和金錢。
除了時間和成本方面的好處,存儲虛擬化還可以提升存儲環境的整體性能和可用性水平,這主要是得益於“在單一的控制界面動態地管理和分配存儲資源”。
在當今的企業運行環境中,數據的增長速度非常之快,而企業管理數據能力的提高速度總是遠遠落在後面。通過虛擬化,許多既消耗時間又多次重複的工作,例如備份/恢復、數據歸檔和存儲資源分配等,可以通過自動化的方式來進行,大大減少了人工作業。因此,通過將數據管理工作納入單一的自動化管理體系, 存儲虛擬化可以顯著地縮短數據增長速度與企業數據管理能力之間的差距。
只有網絡級的虛擬化,才是真正意義上的存儲虛擬化。它能將存儲網絡上的各種品牌的存儲子系統整合成一個或多個可以集中管理的存儲池(存儲池可跨多個存儲子系統),並在存儲池中按需要建立一個或多個不同大小的虛卷,並將這些虛卷按一定的讀寫授權分配給存儲網絡上的各種應用服務器。這樣就達到了充分利用存儲容量、集中管理存儲、降低存儲成本的目的。 [2] 

存儲虛擬化三種方法

存儲虛擬化方法1:基於主機的虛擬存儲

基於主機的虛擬存儲依賴於代理或管理軟件,它們安裝在一個或多個主機上,實現存儲虛擬化的控制和管理。由於控制軟件是運行在主機上,這就會佔用主機的處理時間。因此,這種方法的可擴充性較差,實際運行的性能不是很好。基於主機的方法也有可能影響到系統的穩定性和安全性,因為有可能導致不經意間越權訪問到受保護的數據。這種方法要求在主機上安裝適當的控制軟件,因此一個主機的故障可能影響整個SAN系統中數據的完整性。軟件控制的存儲虛擬化還可能由於不同存儲廠商軟硬件的差異而帶來不必要的互操作性開銷,所以這種方法的靈活性也比較差。
但是,因為不需要任何附加硬件,基於主機的虛擬化方法最容易實現,其設備成本最低。使用這種方法的供應商趨向於成為存儲管理領域的軟件廠商,而且已經有成熟的軟件產品。這些軟件可以提供便於使用的圖形接口,方便地用於SAN的管理和虛擬化,在主機和小型SAN結構中有着良好的負載平衡機制。從這個意義上看,基於主機的存儲虛擬化是一種性價比不錯的方法。

存儲虛擬化方法2:基於存儲設備的虛擬化

基於存儲設備的存儲虛擬化方法依賴於提供相關功能的存儲模塊。如果沒有第三方的虛擬軟件,基於存儲的虛擬化經常只能提供一種不完全的存儲虛擬化解決方案。對於包含多廠商存儲設備的SAN存儲系統,這種方法的運行效果並不是很好。依賴於存儲供應商的功能模塊將會在系統中排斥JBODS(JustaBunchofDisks,簡單的硬盤組)和簡單存儲設備的使用,因為這些設備並沒有提供存儲虛擬化的功能。當然,利用這種方法意味着最終將鎖定某一家單獨的存儲供應商。
基於存儲的虛擬化方法也有一些優勢:在存儲系統中這種方法較容易實現,容易和某個特定存儲供應商的設備相協調,所以更容易管理,同時它對用户或管理人員都是透明的。但是,我們必須注意到,因為缺乏足夠的軟件進行支持,這就使得解決方案更難以客户化(customzing)和監控。

存儲虛擬化方法3:基於網絡的虛擬存儲

基於網絡的虛擬化方法是在網絡設備之間實現存儲虛擬化功能,具體有下面幾種方式:
1.基於互聯設備的虛擬化
基於互聯設備的方法如果是對稱的,那麼控制信息和數據走在同一條通道上;如果是不對稱的,控制信息和數據走在不同的路徑上。在對稱的方式下,互聯設備可能成為瓶頸,但是多重設備管理和負載平衡機制可以減緩瓶頸的矛盾。同時,多重設備管理環境中,當一個設備發生故障時,也比較容易支持服務器實現故障接替。但是,這將產生多個SAN孤島,因為一個設備僅控制與它所連接的存儲系統。非對稱式虛擬存儲比對稱式更具有可擴展性,因為數據和控制信息的路徑是分離的。
基於互聯設備的虛擬化方法能夠在專用服務器上運行,使用標準操作系統,例如Windows、SunSolaris、Linux或供應商提供的操作系統。這種方法運行在標準操作系統中,具有基於主機方法的諸多優勢——易使用、設備便宜。許多基於設備的虛擬化提供商也提供附加的功能模塊來改善系統的整體性能,能夠獲得比標準操作系統更好的性能和更完善的功能,但需要更高的硬件成本。
但是,基於設備的方法也繼承了基於主機虛擬化方法的一些缺陷,因為它仍然需要一個運行在主機上的代理軟件或基於主機的適配器,任何主機的故障或不適當的主機配置都可能導致訪問到不被保護的數據。同時,在異構操作系統間的互操作性仍然是一個問題。
2. 基於路由器的虛擬化
基於路由器的方法是在路由器固件上實現存儲虛擬化功能。供應商通常也提供運行在主機上的附加軟件來進一步增強存儲管理能力。在此方法中,路由器被放置於每個主機到存儲網絡的數據通道中,用來截取網絡中任何一個從主機到存儲系統的命令。由於路由器潛在地為每一台主機服務,大多數控制模塊存在於路由器的固件中,相對於基於主機和大多數基於互聯設備的方法,這種方法的性能更好、效果更佳。由於不依賴於在每個主機上運行的代理服務器,這種方法比基於主機或基於設備的方法具有更好的安全性。當連接主機到存儲網絡的路由器出現故障時,仍然可能導致主機上的數據不能被訪問。但是隻有聯結於故障路由器的主機才會受到影響,其他主機仍然可以通過其他路由器訪問存儲系統。路由器的冗餘可以支持動態多路徑,這也為上述故障問題提供了一個解決方法。由於路由器經常作為協議轉換的橋樑,基於路由器的方法也可以在異構操作系統和多供應商存儲環境之間提供互操作性。

存儲虛擬化存儲技術

存儲系統必須在能力和性能上直線升級,將問題推給硬件系統並不是解決辦法。存儲虛擬化需要全新的軟件方式來平衡擴容體系架構來實現數以千兆的數據傳輸和存儲。
相關的存儲技術主要有以下幾點:
基於主機的存儲虛擬化依賴於代理或管理軟件,它們安裝在一個或多個主機上,實現存儲虛擬化的控制和管理。由於控制軟件是運行在主機上,這就會佔用主機的處理時間。
因此,這種方法的可擴充性較差,實際運行的性能不是很好。基於主機的方法也有可能影響到系統的穩定性和安全性,因為有可能導致不經意間越權訪問到受保護的數據。
這種方法要求在主機上安裝適當的控制軟件,因此一個主機的故障可能影響整個SAN系統中數據的完整性。軟件控制的存儲虛擬化還可能由於不同存儲廠商軟硬件的差異而帶來不必要的互操作性開銷,所以這種方法的靈活性也比較差。
但是,因為不需要任何附加硬件,基於主機的虛擬化方法最容易實現,其設備成本最低。使用這種方法的供應商趨向於成為存儲管理領域的軟件廠商,而且已經有成熟的軟件產品。
這些軟件可以提供便於使用的圖形接口,方便地用於SAN的管理和虛擬化,在主機和小型SAN結構中有着良好的負載平衡機制。從這個意義上看,基於主機的存儲虛擬化是一種性價比不錯的方法。
基於存儲設備的存儲虛擬化方法依賴於提供相關功能的存儲模塊。如果沒有第三方的虛擬軟件,基於存儲的虛擬化經常只能提供一種不完全的存儲虛擬化解決方案。對於包含多廠商存儲設備的SAN存儲系統,這種方法的運行效果並不是很好。
依賴於存儲供應商的功能模塊將會在系統中排斥JBODS(Just a Bunch of Disks,簡單的硬盤組)和簡單存儲設備的使用,因為這些設備並沒有提供存儲虛擬化的功能。當然,利用這種方法意味着最終將鎖定某一家單獨的存儲供應商。
基於存儲的虛擬化方法也有一些優勢:在存儲系統中這種方法較容易實現,容易和某個特定存儲供應商的設備相協調,所以更容易管理,同時它對用户或管理人員都是透明的。但是,我們必須注意到,因為缺乏足夠的軟件進行支持,這就使得解決方案更難以客户化(customzing)和監控。
一般而言,存儲虛擬化的實現方式的另外一種分類方法是將其分為三種:交換架構虛擬化,磁盤陣列虛擬化,以及整合到應用設備內的虛擬化。對於三種不同的虛擬化方式,存儲供應商都有各自的獨門兵器。飛康的IPStor/NSS 存儲虛擬化產品在2001年就已經出現市場上,截止2014年已經正式發佈了其第七代存儲虛擬化產品,技術成熟度和廣泛的應用範圍都具備良好的可參考性。飛康 NSS 在接管底層存儲子系統的磁盤卷時,可以採用兩種方式來實現接入:一種是將底層磁盤卷直接虛擬化為Virtual Disk(虛擬磁盤)以供NSS管理和分配;另一種可將磁盤卷轉換為SED(Service-Enabled Devices)磁盤設備以供NSS管理和分配。當轉換為SED設備時,磁盤卷原有數據不會被修改,可以快速通過NSS分配給主機系統,整個接入過程非常簡單,不需要數據遷移,停機時間很少,當然也可以實現快速回退,磁盤重新分配給原主機系統,可以被正確識別和使用IBM自兩年前推出SVC(SAN卷控制器)( IBM SAN Volume Controller 對於存儲虛擬化,IBM SAN Volume Controller(SVC)能夠將多個磁盤系統的容量整合為一個單一的“容量池”。SVC 可幫助節省空間和能源,並能通過合併來簡化存儲資產的管理,這將極大地提高現有存儲器的利用率,並減少額外的存儲需求。)產品後,在這一領域獨佔鰲頭。HDS(日立數據系統有限公司)緊隨其後發佈了TagmaStore通用存儲平台(USP),這是基於磁盤陣列的解決方案。近幾個月,EMC公司新發布的Invista網絡存儲虛擬解決方案則是基於存儲交換的解決方案。 [3] 

存儲虛擬化SAN系統組成

SAN是計算機工作者們為了優化DAS而提出的另一種設計思想,它並沒有試圖在功能上將應用服務和存儲服務完全解耦,而是希望服務器與存儲設備之間通過專用光纖網絡實現高速互連。如圖1所示,一個SAN系統通常包括服務器連接器件、存儲網絡連接器件、存儲設備和管理軟件四部分組成,其中存儲網絡連接器件又可以細分為光纖通道集線器、光纖通道交換機和存儲路由器等設備。
圖1 圖1
圖1 SAN系統組成
從設計角度來看,只要購買一個NAS服務器通過標準網絡協議加入網絡,就可以享受文件級的存儲服務了;但是如果打算採用SAN設計存儲網絡的話,不僅需要購買服務器連接器件、存儲網絡連接器件、存儲設備和管理軟件,還需要事先規劃設計好存儲網絡的拓撲結構。從使用上來看,SAN採用專用的光纖網絡實現數據存取,能夠獲得高性能;而NAS服務器與應用服務器共用一套網絡,性能比拼上明顯無法佔據上風。
可以看出,NAS和SAN各有所長,各有所短,實際使用中應該根據實際情況選擇合適自己的技術。近些年來,隨着主流NAS廠商開始向其NAS設備增加類似SAN的光纖通道和iSCSI功能,NAS和SAN之間的界限已經越來越模糊,也許不久的將來兩者將會迎來越來越多的重疊。
那麼到底是哪種技術,哪家廠商的方案是最佳的呢?哪種方案會成為存儲虛擬化大賽中的最終勝者呢?更多的專家認為,這場競賽沒有最後的贏家,越來越多人認為這三種技術應當結合使用。
如果我們把廠商和各自的虛擬化技術對號入座,那麼三個虛擬化陣營都各自有一些代表廠商。虛擬化應用陣營的代表有SVC、StorAge、NetworkAppliance設備以及NSS SED (Service-Enabled Devices)飛康。而在磁盤陣列光纖通道陣營裏,HDS、Sun、hp以及Acopia提供了多樣化的體系結構。交換機陣營則包括Invista、McData、Brocade、QLogic以及Cisco公司。
在虛擬化應用陣營中比較有代表性的廠商是飛康,飛康 NSS 是一款靈活的存儲虛擬化解決方案,能夠對整個企業內的存儲資源進行高效、經濟的供給和集中管理。飛康 NSS有助於最大化存儲利用率,降低總存儲成本和提高員工生產力。企業可以繼續利用現有的存儲投資,從而降低購置總成本 (TCO)。飛康 NSS 使 IT 管理員能夠根據業務應用程序服務級別協議 (SLA) 定義適當的業務持續性策略,從而實現更加面向服務的應用程序方法和數據可用性。
對於另外兩個陣營來説,由於McData,Brocade,Cisco等其他一些公司已經針對基於光纖通道虛擬化進行了一系列公司收購與合作,似乎不同類別方案之間的分界線已經變得模糊起來。其他兩個陣營中的廠商中有些也正在慢慢跨越自身的領域,即使來説並沒有真正完全的橫跨界限。
由於虛擬化性能、應用程序靈活性以及虛擬化引擎等諸多方面的問題,早期的存儲交換虛擬化和磁盤陣列虛擬化兩個陣營的提倡者廣受業界的質疑。最初執行虛擬存儲的廠商依賴那些基於現有組件的分佈式解決方案或是基於端口的處理引擎來提供所需功能,應用設備虛擬化方案被認為是最易於配置的,但其往往有應用限制。因此一些廠商更傾向於存儲交換虛擬化,認為智能SAN虛擬化處理組件是下一代虛擬存儲的典範。
同樣,HDS針對應用虛擬化方案和網絡交換虛擬化方案也作出了類似的批評。HDS認為他們的通用存儲平台(USP)是把虛擬化部署在存儲網絡邊緣的存儲控制器,而不是部署在主機或是網絡核心的交換機或應用設備,他們認為從性能和安全因素上説這是最佳位置。
而應用設備虛擬化的堅定支持者NetApp則認為通過應用設備在存儲網絡上實現虛擬化是最好方案。NetApp公司發言人解釋:在選擇磁盤陣列方案後,存儲網絡能給客户提供最大的靈活性,不至於像TagmaStore通用存儲平台那樣把客户鎖定在磁盤陣列的解決方案,既不需要那麼複雜,也不需要基於主機的虛擬化解決方案中客户代碼帶來的成本。在存儲網絡之內,應用設備可以靈活放置。
一個好的虛擬解決方案不要求對磁盤或存儲網絡基礎架構進行任何改變。因此,需要和您的供應商進行討論來決定進行哪些改變才能夠測試和運行它們的虛擬解決方案。但是需要警惕的是一些解決方案要求企業購買新一代SAN交換機或新一代存儲控制器,而這樣做的目的僅僅是為了實現存儲虛擬。 [4] 

存儲虛擬化發展狀況

存儲的虛擬化技術自本世紀初誕生以來,歷經了十餘年的技術演進與市場考驗。發生變化的不僅是技術本身,而更多的是用户的實際應用需求。早期存儲虛擬化技術出現的主要目的是為了幫助用户對異構存儲資源進行池化和整合,提高使用和管理效率,合理降低TCO。而近年來基於SAN的存儲虛擬化技術越來越多被應用於有效提升核心生產系統的業務連續性,數據安全性以及平滑的跨存儲陣列的數據遷移能力
儘管關於虛擬化的宣傳鋪天蓋地,企業界採用虛擬存儲技術的腳步還是頗為緩慢。根據IDC對269名來自不同規模的公司的IT經理的調查,僅僅只有8%的企業正在應用任何一種形式的虛擬化。並且僅有平均23%的企業表示計劃將在未來12個月裏嘗試實施一定程度的存儲虛擬化。
中端存儲用户主要期望用於對數據遷移進行管理,減輕管理負擔;大型企業則主要期望將虛擬存儲中的數據複製、卷管理用於存儲預備。不管是哪個虛擬化陣營的廠商都面臨着不同的壓力,並有待在真實環境中接受考驗。
用户在對存儲子系統升級擴容時,不僅把性能與容量指標作為首要考慮對象,對於整個生產存儲系統的高可用性,以及業務連續性保障能力的要求也逐漸成為規劃建設初期進行考慮的重點!為了有效實現業務連續性保障目標,解決存儲子系統的單點故障問題,合理引入存儲虛擬化技術已經成為最為行之有效的手段之一,比如通過存儲虛擬化技術實現不同品牌型號陣列間的實時鏡像,幫助用户實現存儲子系統的冗餘能力。這一點在VMware虛擬化環境中幾乎變成可行的存儲系統高可用性解決方案;又比如通過精簡帶寬的遠程複製,數據錄像或密集時間點的可恢復快照功能,來有效實現對於邏輯故障的防禦,控制運維成本投入等。最終,通過一套統一的系統功能來實現對生產系統的業務連續性保障,方便,簡單,大大減少了運維人員的壓力。
近來,兼容異構存儲,同時具備完整數據保護和管理功能的成熟存儲虛擬化產品也被廣泛應用於兩地三中心容災以及雙活數據中心的建設當中,作為一種積極的,可靠的技術手段有效提升用户原有生產系統對各類型災難的防禦能力。
沒有任何一家已經穩固佔領了市場,迄今為止,IBM似乎有最高的銷售記錄,但也僅僅只是接近於領導地位。IBM SVC於2004年左右上市,從某種維度上看SVC 似乎與飛康的NSS形態和設計都很類似,都是基於Linux內核和x86工業標準服務器。IBM基於SVC的I/O GROUP引擎開發出了整個V系列的存儲產品線,比如常見的v7000系列存儲系統。SVC早起存儲虛擬化功能較為單一,僅支持對異構存儲的基本管理和池化,所以IBM曾經視圖收購飛康,未果後也與2010年左右升級了其SVC 軟件版本,逐漸提供了一些相應的高級功能。
另一個就是飛康 NSS,作為存儲虛擬化技術的先驅之一,飛康的IPStor/NSS 存儲虛擬化產品在2001年就已經出現市場上,截止2014年已經正式發佈了其第七代存儲虛擬化產品,技術成熟度和廣泛的應用範圍都具備良好的可參考性。自創立以來,一直堅持開放硬件的態度,獲得眾多用户和第三方存儲廠商的喜愛,很多國內外存儲廠商的技術人員都曾經接觸過該產品。飛康官方宣稱,以OEM方式或自主品牌銷售的NSS產品安裝量已超過數萬套。豐富而實用的功能設計以及長期經受市場考驗的產品穩定性和可靠性,應該是飛康IPStor/NSS產品的主要特點。
根據企業策略集團公司(ESG)的建立人,高級分析師SteveDuplessie的報告,SVC已完成1500多套系統的售出。該數據還被英國一家調研公司所證實。Cisco系統公司最近收購了ToPSPin公司,於是也擁有了把服務器虛擬化、存儲虛擬化和網絡虛擬化連接起來的能力。Topsin的虛擬化核心技術能夠給Cisco帶來大筆的技術財富,如果Cisco公司在收購它之後選擇全力實現虛擬性能,結果勢必令人矚目。儘管已經取得了不小的成就和地位,但在存儲領域Cisco仍然是一個玩票性質的參與者。Cisco面臨的挑戰在於所有的數據複製,存儲預備以及其他核心存儲功能的知識產權都在存儲供應商手中,Cisco要想佔優勢,除了自身產品的研發與市場以外,還需要加強和這些主流存儲系統廠商的合作與溝通。
在這場大賽中還有一個低調的實力派就是微軟。微軟在過去的兩年裏已默默地把自身建設成一支存儲領域的強大軍隊,並且最近還克服了一些阻礙發展虛擬化的許可證等問題。在這場虛擬化的混戰中,微軟也許有些姍姍來遲,但憑藉微軟在軟件領域的絕對地位,微軟很可能會爆出一些驚人的技術,也許會把虛擬化變為服務器操作系統的一部分。
eG Innovations創始人兼總裁兼首席執行官Srinivas Ramanathan表示從存儲虛擬化格局改變的角度來看,他認為存儲虛擬化將走服務器虛擬化所走過的路。Ramanathan解釋道:"幾年前,服務器虛擬化的焦點還在虛擬機管理器虛擬機管理器已經變成商品。所有的虛擬化公司都在關注管理性,以便為虛擬化客户提供成本節約和靈敏性。在我看來,幾年後,存儲虛擬化也將接着服務器虛擬化進入成熟期。"
儘管服務器虛擬化已經成為主流,但是Ramanathan表示存儲虛擬化離主流還有一定距離。他表示:"主要焦點是證明這個技術是有效的。幾年後,管理性將更加重要--如何充分利用現有的硬件,如何在不同主機上動態遷移VM(虛擬機)等。"
Infortrend Technology副總監Galvin Chang表示存儲虛擬化的第一階段是要能夠整合和處理來自不同廠商的存儲硬件的I/O命令。Chang表示,在存儲虛擬化的下一階段,下列這些問題將變得更加重要:向外擴展存儲,分層和虛擬化存儲,針對雲數據中心的虛擬化存儲,以及負載均衡。
根據Chang的説法,在虛擬化環境中使用向上擴展存儲只會增加容量和導致不必要的資源浪費;只有向外擴展架構可以提高存儲性能和獲取來自虛擬化的好處。Chang還表示虛擬化存儲可以提供不同層次的存儲管理服務,包括SSD、SAS、SATA甚至VTL(虛擬磁帶庫)。
至於雲服務要求,Chang認為虛擬化的存儲可以提供不同的好處,包括可擴展性、無宕機數據管理以及更低的成本。他表示另一個關鍵問題將是當多個存儲控制器引入一個虛擬化存儲池的時候如何平衡控制器工作負荷和主機帶寬。Chang指出:"廠商們可以部署智能主機代理端或利用網絡層協議來進行負載共享。" [5] 

存儲虛擬化如何面對

第一、規劃好企業的存儲虛擬化策略
一個好的存儲虛擬化策略將取得事半功倍的效果,因此作為一個存儲管理人員必須先制定一個好的存儲虛擬化策略,比如是否考慮到需要虛擬化策略?實施虛擬化之前,企業擁有哪些存儲資源,實施虛擬化之後,企業又需要哪些資源?實施虛擬化之後,企業如何來管理每天的備份、數據保護、歸檔以及災難恢復任務呢,這和之前的管理又有什麼區別?實施虛擬化之後,企業打算擁有多少數據中心,每個數據中心都肩負什麼功能?
毫無疑問的是存儲虛擬化能夠帶來降低存儲管理複雜性、降低存儲成本,但是決定何時實施存儲虛擬化是一個關鍵因素,而且也非常困難。因為,評估企業當前和存儲相關的業務就顯得尤為重要。在實施虛擬化之前,存儲系統可能處於一種分散、難於管理的狀態,虛擬化之後,存儲管理人員可以把多個存儲系統整合到一個網絡環境中去,而通過一個統一的方式去管理這個網絡環境。許多企業的關鍵業務如何去面對這個新的存儲環境是需要存儲管理人員去認真考慮的。
一些企業的信息中心主管透漏,國內企業在規劃存儲虛擬化策略方面的確是做的很不足。在虛擬化日趨普及,還是希望有關人士能夠從第一步就做好,好的開始等於成功的一半,規劃好企業的存儲虛擬化策略的確是能夠給企業的IT架構改造帶來諸多益處。
第二、將企業業務數據進行合理分類規劃
也許你看到這點會覺得很搞笑,你會覺得:企業數據中心的數據當然都是非常重要和關鍵的,根據他們的關鍵程度來分類數據是很難的和不必要的。這種一刀切的想法無疑是幼稚的,實踐顯示,很多公司都在這個環節上失誤。企業在實施虛擬化的時候就需要考慮什麼樣的數據、多少數據你可以承受它們丟失。例如,當前的存儲虛擬化技術在數據庫的支持方面就不夠,如果你對這些結構化的數據類型不太注意的話,造成的後果可能不堪設想。因此對企業業務數據進行合理分類規劃是非常重要和有必要的。合理的分類能夠讓你的存儲虛擬化效率更高,管理也更加方便和快捷。
第三、瞭解數據生命週期
對於一個存儲管理人員,另外一個很重要的事情就是需要對企業的日常業務熟悉,特別是對公司數據的生命週期需要有比較深入的瞭解。如果作為一個存儲管理人員還沒概念,那麼就需要思考一下自己對企業日常業務和企業數據生命週期有多少了解了。如果對公司的業務數據不瞭解的話,那麼怎麼知道什麼時候該去歸檔了、什麼時候該去備份了?
假設對公司業務數據瞭解的話,那麼就知道什麼時候把數據放在合適的存儲類型上,以及懂得規劃數據的分層次存儲。
作為一個存儲管理人員,針對數據週期的存儲優化策略是必須的。毫無疑問的是,存儲虛擬化在這方面具有非常大的優勢。
通過存儲虛擬化,存儲管理人員可以講所有不同的存儲系統以及它們相關的卷就可以通過邏輯卷的方式進行統一管理了。而這就非常方便用户來實現數據從一個存儲層到另一個存儲層的遷移。
第四、規劃好存儲層次以及服務級別
決定一個公司存儲成本的往往不是存儲系統的硬件,而是存儲平台和存儲解決方案的選擇,而對企業的存儲層次和服務級別規劃則決定了存儲和存儲解決方案的選擇。因此規劃好你的存儲層次和服務級別對於存儲虛擬化來説數據訪問、數據可用性數據安全、數據響應時間、數據保護等服務級別成為部署存儲虛擬化的基礎。
那麼如何來平衡這些不同的存儲層次服務、優化它們的可用性以及增強數據可管理型呢?存儲虛擬化可以幫助你來降低不同存儲層次服務的複雜性和提高數據的可管理性。並且這種行為是不可見的。
來舉個例子:一個企業應用需要在不同的數據中心上做災難備份,這就需要一個高度可用的災難恢復策略。面對這樣的應用需求,我們該怎麼辦呢?存儲虛擬化能夠輕鬆的平衡數據複製並且可以採用鏡像技術讓數據在相關的數據中心位置創建,這樣的話,第一份主要的數據存在高性能的存儲層次上,其他的備份則不一定是在這個存儲服務層次上,所以存儲虛擬化讓企業選擇不同的存儲平台來滿足數據使用的需求。
第五、考慮安全性和兼容性
也許安全性和兼容性是廣大企業用户在實施存儲虛擬化中最為擔心的問題,實際上這種擔心也是很正常的,因此我們在部署虛擬化的環境的時候就應該更加仔細的考慮安全因素。
存儲虛擬化允許同一個虛擬池上存儲設備的簡單數據遷移以及異構磁盤子系統的複製,企業關鍵數據的第二份拷貝就必須有和第一份數據同樣的安全級別。舉個很簡單的例子,針對災難回覆的企業重要數據的第二份拷貝就需要和第一份數據同樣嚴格的安全級別,需要控制它的訪問級別和安全保護。
在一些特殊的領域,諸如金融服務領域,存儲虛擬化環境安全性的考慮都將影響存儲虛擬化的使用。凡是在安全性要求高的行業裏面,存儲虛擬化的安全性都是重點考慮對象。

存儲虛擬化問題

據統計,存儲數據量的年增長率達50%~60%。面對新的應用,以及不斷增加的存儲容量,企業用户需要借用虛擬技術來降低管理的複雜性,提高效率。但是隨着存儲技術的發展,用户對於數據的需求增加,為什麼虛擬存儲技術沒有完全普及呢?這還要從虛擬存儲技術面臨的困難説起。
企業用户面臨的最大壓力是什麼?一是存儲數據的成本在不斷地增加;二是數據存儲容量爆炸性增長;三是越來越複雜的環境使得存儲的數據無法管理。周所周知,虛擬化有三種方式實現,基於服務器、基於存儲以及基於網絡。基於存儲的虛擬化手段,目的就是面向用户的應用進行優化。存儲虛擬化首先要解決的難題就是異構平台的數據管理問題。存儲虛擬化可以把用户不同的存儲系統融合成單一的平台,解決數據管理難題,並通過分級存儲實現信息的生命週期管理,從而進一步優化應用環境。
虛擬存儲技術最受關注的問題是數據安全問題。因為虛擬存儲把所有數據都放在了一個系統環境下,這就相當於把雞蛋都放在一個籃子裏,一旦打翻,所有雞蛋都會損失。所以一旦數據被存放進虛擬存儲環境中,就不能被輕易刪除。這無疑加大了數據的風險,在安全投資上也要相應加大。
虛擬存儲的第二個問題在於忽視了我國龐大的中小企業需求。虛擬存儲技術大部分都是專注於高端用户的,這些用户存儲系統龐大,不僅設備多,所採用的軟件也很複雜,在這種情況下,虛擬存儲技術可以帶來管理,成本上的諸多優勢。但是我國中小企業已經成為企業市場的主力軍,不針對中小企業用户的需求推廣虛擬存儲技術,使該技術的發展變得緩慢了。
阻礙存儲虛擬化產品的因素還有一個就是價格,這也正是由於專注於高端市場帶來的弊端。對於多數的中小企業用户面臨存儲空間不足,直接買大容量硬盤來解決存儲上的問題,即使在存儲空間上有所浪費,但相比使用虛擬化存儲架構,大容量的硬盤還是比較合算,此外中小企業存儲系統不復雜,管理起來也沒有太大難度,這些都導致虛擬存儲技術在普及上存在着一定的困難。
一款存儲虛擬化產品只能對有限的存儲空間起作用。擴展性和性能哪個更為重要,要根據實際的情況來分析。在部署產品之前要進行系統測試。在剛部署完成的初期,擴展性問題也許不會顯現出來。因此提前對擴展性進行評估可以幫助用户選擇正確的產品。
基於陣列的存儲虛擬化產品只是對自己廠家的產品有效。基於主機或者光纖的存儲虛擬化產品也是對某些特定廠家的軟件或者設備有效。用户需要檢查存儲虛擬化產品是否跟自己當前的存儲環境兼容
綜上所述,虛擬存儲技術不僅在存儲廠商是熱門話題,而且在用户中對於存儲虛擬化技術呼聲越來越高,隨着人們對於數據安全性、完整性的要求提高,存儲系統已經成為IT應用中的重要環節,存儲系統的複雜化,存儲系統的管理也成為難點,相信在不久的將來虛擬存儲技術在克服了面臨的困難後,會給企業用户存儲系統的效率的提高,系統安全穩定的運行,減少總體擁有成本,增加投資回報等方面有效的實現。

存儲虛擬化未來趨勢

虛擬化技術的出現,很大程度上為企業增強生產力,增高資產利用率,並有效的管理企業運營環境,而不同的虛擬化技術提供給用户不同方面的支持。
正如虛擬存儲不同類別之間的界限日漸模糊,存儲虛擬化和服務器虛擬化之間的界限也有日益模糊的可能。除了微軟通過WindowsStorageServer2003的努力之外,NetApp也為DataONTAP操作系統中V系列(之前的Filer系列)陣列中增加了虛擬化性能。
虛擬化軟件正在日益變得有活力且更加趨於完整,它的發展方向更像是一個全面的操作系統。業內人士已經充分認識到:通過交換機磁盤陣列還是應用設備實現虛擬化的爭辯是沒有意義的,未來的虛擬化應該是通過這幾種技術來實現,然後由某一種主要的虛擬層結合起來。
未來的虛擬化操作系統應該是一個高度分佈式的,企業級的操作系統。如果我們看得更遠一些,虛擬化還有可能會演變成包含服務器、網絡以及存儲設備的分佈式操作系統中的一種元素,而這三種虛擬化都正在受到關注。然而這三種虛擬化中的任意某一種都能惹來麻煩。比如説,服務器虛擬化,有些最初的服務器虛擬化項目就在存儲地址和其他存儲管理方面的高級功能上出現過問題。要想虛擬化正常運轉,服務器虛擬化必須提高虛擬存儲性能,否則就會變成一種障礙。
同樣的,網絡設備或存儲交換機可以採用各種智能的包檢測技術來理解被遷移的數據的本質,並就如何有效傳遞或存儲作出決定。雖然網絡能夠認出一個數據流實際上是個JPEG文件,但沒辦法區分出X光片和色情照片。並且,虛擬存儲虛擬服務器池在弄清到底這些數據是幹什麼上,只能進展到如此地步——例如,當其他進程都在休眠時,服務器池可能選擇給某一個進程分配額外進程,但是它卻無法對工資單進程的運行run和針對服務器的DOS攻擊(拒絕服務器攻擊)進行最基本的區分。
因此,業內專家認為在三個區域裏考慮虛擬化十分重要,還要整合管理工具來理解應用層的需要,並且可以根據情況作出虛擬化的決策。不過要實現這樣的夢想還任重而道遠。
存儲虛擬化技術當前來説還是一項比較新的技術,存儲虛擬化也不是萬能的,不要趕潮流而拋棄已有的資源和已有的存儲技術,企業存儲管理人員需要的把自己現有的存儲資源、存儲技術和存儲虛擬化相關聯,找到最適合自己企業的存儲策略才是最為重要的。
雖然存儲虛擬化技術最終不一定對所有不同數據類型和系統都合適,但是存儲虛擬化是大勢所趨,企業需要做和考慮的就是採用存儲虛擬化策略來解決特定問題,從而提高企業存儲系統的效率。
與存儲虛擬化相關的最熱門的技術和趨勢是什麼?根據F5的Ferraro的説法,重複數據刪除雲存儲是兩個值得關注的對象。她表示:"由於數據繼續快速增長,許多企業不斷尋找可以進一步降低存儲成本的方式。存儲虛擬化是這些技術的關鍵因素之一,因為它可以排除這些技術應用的主要障礙。存儲虛擬化可以自動化哪些數據適合哪些存儲類型的判別流程,而且可以在不干擾用户和應用程序的情況下根據預先定義的政策遷移數據。"
根據Albatal的説法,一些值得關注的新技術潮流包括異質虛擬存儲環境下同質數據保護服務,改善SAN(存儲局域網)性能的SSD應用,根據QoS(服務質量)要求所進行的自動化的在存儲架構上進行的數據遷移。他表示:"存儲虛擬化可以在IT界中廣泛應用為一種最佳實踐。虛擬化SAN將成為存儲環境部署和管理事實上的標準。"Albatal表示中小企業預計可以看到更多的異質存儲虛擬化解決方案,以及對新協議的支持,比如光纖通道以太網--在IP上提供高性能服務。
在Ramanathan看來,許多人將關注虛擬化在哪裏部署--基於主機,基於網絡還是基於存儲。他表示:"所有這些選擇都有各自的優點和缺點。許多人強調的是讓存儲虛擬化合並異質存儲系統,將這些系統合併到一個公共的存儲池並採用共同的管理和保護。存儲虛擬化的目標是讓你有向不同廠商選擇存儲陣列的能力,向你提供各種企業級功能,比如動態配置和動態數據遷移。" [6] 
參考資料
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  • 2.    吳松, 金海. 存儲虛擬化研究[J]. 小型微型計算機系統, 2003, 24(4):728-732.
  • 3.    譚生龍. 存儲虛擬化技術的研究[J]. 網絡新媒體技術, 2010, 31(1):33-38.
  • 4.    謝長生, 金偉. SAN網絡級存儲虛擬化實現方式的研究與設計[J]. 計算機應用研究, 2004, 21(4):191-193.
  • 5.    常徵. 存儲虛擬化技術的研究與比較[J]. 安徽電氣工程職業技術學院學報, 2011, 16(b10):142-144.
  • 6.    馬錫坤, 於京傑, 楊國斌. 存儲虛擬化技術在醫院信息系統平台中的作用[J]. 中國醫療設備, 2011, 26(10):39-40.