虛拟化技術（2）——存儲虛拟化

存儲虛拟化

随着存儲的需求呈螺旋式向上增長，公司内的存儲伺服器和陣列都無一例外地随之成倍增長。對于這種存儲管理困境的一種解決辦法便是存儲虛拟化。存儲虛拟化可以使管理程式員将不同的存儲作為單個集合的資源來進行識别、配置和管理。存儲虛拟化是存儲整合的一個重要組成部分，它能減少管理問題，而且能夠提高存儲使用率，這樣可以降低新增存儲的費用。

權威機構S N I A（存儲網絡工業協會）給出的定義

“通過将存儲系統/子系統的内部功能從應用程式、計算伺服器、網絡資源中進行抽象、隐藏或隔離，實作獨立于應用程式、網絡的存儲與資料管理”。

存儲虛拟化技術将底層儲存設備進行抽象化統一管理，向伺服器層屏蔽儲存設備硬體的特殊性，而隻保留其統一的邏輯特性，進而實作了存儲系統的集中、統一、友善的管理。

與傳統存儲的比較

與傳統存儲相比，虛拟化存儲的優點主要展現在：磁盤使用率高，傳統存儲技術的磁盤使用率一般隻有30－70%，而采用虛拟化技術後的磁盤使用率高達70－90%；存儲靈活，可以适應不同廠商、不同類别的異構存儲平台，為存儲資源管理提供了更好的靈活性；管理友善，提供了一個大容量存儲系統集中管理的手段，避免了由于儲存設備擴充所帶來的管理方面的麻煩；性能更好，虛拟化存儲系統可以很好地進行負載均衡，把每一次資料通路所需的帶寬合理地配置設定到各個存儲子產品上，提高了系統的整體通路帶寬。

分類

虛拟化存儲有多種分類方法，從大的方面可以分為：根據在I/O路徑中實作虛拟化的位置不同進行分類；根據控制路徑和資料路徑的不同進行分類。根據在I/O路徑中實作虛拟化的位置不同，虛拟化存儲可以分為主機的虛拟存儲、網絡的虛拟存儲、儲存設備的虛拟存儲。根據控制路徑和資料路徑的不同，虛拟化存儲分為對稱虛拟化與不對稱虛拟化。

優缺點

​優點：​

存儲虛拟化也能夠改進可用性。如果一個應用程式與某些特定的存儲資源相聯，那麼任何對于這些資源的中斷都将會降低該應用的可用性。通過存儲虛拟化，應用程式就不會再與某個實體性的存儲程式相聯系了。

存儲虛拟化可能幫助幫助存儲容量擴增自動化。不需要手動的配置，存儲虛拟化能夠運用政策，配置設定更多的存儲容量給所需的應用。存儲虛拟化也可以允許存儲資源在傳送的過程上進行更改或者更新，這些操作都無需中斷應用性能，減少了為修理和維護所需要的存儲當機時間。

​缺點：​

存儲虛拟化的不利方面是額外增加的複雜性。存儲層是存儲環境新增的部分，随着虛拟産品打更新檔和更新，必須進行管理和維護。同樣，儲存設備之間的互操作性和相容性也會有所影響。在一些情況下，虛拟層可能會與存儲系統的某些特性相幹擾，比如遠端複制。比如說，一個包含本地遠端複制的存儲陣列，當這個陣列被用在虛拟化環境時，也許就不能夠再提供這種複制的服務。隻有在實驗室的試驗和評估結果才能夠顯示出這種潛在的問題。

另一個問題就是一旦存儲虛拟化實施後，重新恢複或是取消操作存在的困難。這并不是不可能，但是重新将應用與存儲位置進行關聯的過程很容易出錯。專家們建議逐漸實施局部的存儲虛拟化，先在一個或幾個應用中局部部署，然後再擴大至資料中心和整個公司内部。

三層模型

根據雲存儲系統的構成和特點，可将虛拟化存儲的模型分為三層：實體裝置虛拟化層、存儲節點虛拟化層、存儲區域網絡虛拟化層。三層虛拟化存儲模型大大降低了存儲管理的複雜度，有效地封裝了底層儲存設備的複雜性和多樣性，使系統具備了更好的擴充性和靈活性。使用者隻需将儲存設備添加到存儲池中并進行簡單配置，就可以建立虛拟卷，而不必關注系統中單個裝置的實體存儲容量和存儲媒體的屬性，進而實作統一的存儲管理。

• ​實體裝置虛拟化層​：

主要用來進行資料塊級别的資源配置設定和管理，利用底層實體裝置建立一個連續的邏輯位址空間，即存儲池。根據實體裝置的屬性和使用者的需求，存儲池可以有多個不同的資料屬性，例如讀寫特征、性能權重和可靠性等級。按需配置設定的儲存設備作為一個邏輯卷管理器，可以從存儲池中配置設定邏輯卷，動态地配置設定存儲資源，并管理資料塊的映射和轉發。

• ​存儲節點虛拟化層​：

可實作存儲節點内部多個存儲池之間的資源配置設定和管理，将一個或者多個按需配置設定的存儲池整合為在存儲節點範圍内的統一的虛拟存儲池。這個虛拟化層由存儲節點虛拟子產品在存儲節點内部實作，對下管理按需配置設定的儲存設備，對上支援存儲區域網絡虛拟化層。

• ​存儲區域網絡虛拟化層​：

可實作存儲節點之間的資源配置設定和管理，集中地管理所有儲存設備上的存儲池，以組成一個統一的虛拟存儲池。這個虛拟化層由虛拟存儲管理子產品在虛拟存儲管理伺服器上實作，以帶外虛拟化方式管理虛拟存儲系統的資源配置設定，為虛拟磁盤管理提供位址映射、查詢等服務。

三種目前能夠實作的存儲虛拟化方法

存儲虛拟化是實體存儲的集合，也就是将多個網絡儲存設備集合成一個儲存設備，這樣就能簡化存儲管理。人們都在讨論實作存儲虛拟化的最好方法，但是沒有一種方法可以适用于任何環境。實際上，許多公司都是根據具體要求采用不同的架構方式。你需要比較各種方法，然後根據自身需要選擇合适的存儲虛拟化方法。下面簡單地介紹帶内、帶外和獨立路徑存儲虛拟化方法：

• ​帶内（In-band）/對稱存儲虛拟化技術​

帶内方法主要在主伺服器和儲存設備之間實作虛拟功能，是傳統的産品和存儲系統經常采用的方法。

​特征​：帶内/對稱存儲虛拟化技術采用x86軟體或專有硬體以及軟體存儲系統，看起來就像是始于儲存設備，終于主伺服器。這是最常見的存儲虛拟化形式。

​優點​：無需代理主機，相關部署執行個體和超高速緩存能夠幫助實作各項性能，同時保持靈活性。

​注意事項​：資料通道中可能會存在一些性能問題

​尋找​：能夠擴大查找範圍、實作互操作功能，且不會使系統變得複雜和不穩定，也不會增加系統成本。

​執行個體​：傳統的存儲系統、産品，如IBM SVC、FalconStor軟體公司和 DataCore 軟體公司的相關産品。

•  ​帶外(Out-of-band)/非對稱存儲虛拟化技術​

帶外存儲虛拟化裝置安裝在主機和存儲之間的資料通道之外，因而主機中需要安裝專門的軟體。

​特征​：帶外/非對稱存儲虛拟化技術可以減少帶記憶體儲所存在的性能問題。但是，帶外存儲需要依靠代理主機和中繼資料控制器通路儲存設備，這樣就使存儲虛拟化變複雜了。

​優點​：擴充性能較好。

​注意事項​：逐漸被獨立路徑存儲虛拟化技術取代。

​尋找​：在帶内和獨立路徑技術之外，尋找穩定、适應能力強的供應商和解決方案。

​執行個體​：LSI StoreAge

• ​分離路徑存儲虛拟化技術​

分離路徑存儲虛拟化技術綜合了帶内和帶外技術的優點：

​特征​：分離路徑存儲虛拟化技術在與軟體綁定的開關或者産品中采用存儲服務子產品或者适應器。

​優點​：部署更加靈活，解決了資料通道問題。

​注意事項​：提供給你軟體的供應商還處于成長階段。

​尋找​：尋找穩定的供應商、能夠共存的擴充方案，同時支援不同的軟體和硬體。

​執行個體​：LSI StoreAge, Incipient公司的相關産品, EMC 公司的 Invista, Fujitsu VS9000

實施存儲虛拟化後移除有困難嗎

如果在存儲架構上的其中一層應用了存儲虛拟化，那麼移除或“退出”虛拟層有困難嗎？要采取什麼措施來提高成功率或減小放棄虛拟層的破壞性？

存儲虛拟化對于公司是一個重要的的決定。對你所做的一定要謹慎，因為去掉虛拟化并不容易。一旦你部署了虛拟化環境，從存儲到伺服器以及實體存儲之間是完全抽象的，IT存儲管理者不知道存儲是來源于哪裡。幾年來你可能要依賴存儲虛拟化廠商的産品，是以，仔細挑選一個廠商是絕對重要的。

你可以退出存儲虛拟化，但這是一個頭疼的問題。你需要在某個地方備份你的資料，移除虛拟層，然後把資料備份到實體儲存設備上。

應用

虛拟化存儲在各種行業中已經開始了大規模應用。

這些應用包括：

​資料中心​：應用虛拟化技術提供計算和存儲服務中心、網絡管理中心、災難恢複中心、IT資源租賃中心等服務。

​電信行業​：随着産業的發展，電信行業面臨兩方面的挑戰，一方面降低IT架構的成本，另一方面提高IT架構的可用性。虛拟化技術正是解決這一問題有效辦法。

​銀行證券保險行業​：利用虛拟化進行容災，采取“兩地三中心”方案，即生産中心、同城災備中心、異地災備中心。同城災備中心負責一般性災難的防範，異地災備中心用來防範大範圍的災難。利用虛拟化技術，可以在統一的虛拟化基礎架構中，實作跨資料中心的虛拟化管理。

​政府資訊系統​：政府資料存儲系統的建設正受到前所未有的重視。系統利用先進的存儲虛拟化技術，建立統一、标準、共享的資料資源存儲平台，能夠有效地管理龐大、繁多、複雜的資料及相關的裝置，提高資源使用率，并建立起全面的資料安全保障體系。

作者：張鋒 

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