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泥客百科:存储虚拟化

2014-09-30 22:00:51 文章来源:泥客论坛 字体:

存储虚拟化(Storage Virtualization)最通俗的理解就是对存储硬件资源进行抽象化表现。通过将一个(或多个)目标(Target)服务或功能与其它附加的功能集成,统一提供有用的全面功能服务。典型的虚拟化包括如下一些情况:屏蔽系统的复杂性,增加或集成新的功能,仿真、整合或分解现有的服务功能等。虚拟化是作用在一个或者多个实体上的,而这些实体则是用来提供存储资源或服务的。

1.1 概念

在虚拟化领域流传着一个故事:一个好的虚拟化解决方案就好像游历一个虚拟现实的主题公园。当游客想象他正在城市上空滑翔时,传感器就会把相应的真实感觉传递给游客,并同时隐藏真实的力学环境。同样,一个好的虚拟化工具可以对企业的存储设备做相同的工作,只不过过程也许会反过来——首先建立一个框架,让数据感觉自己是存储在一个真实的物理环境里,之后操作者就可以任意改变数据存储的位置了。

虚拟化技术到底是什么?其实广义上来说,就是通过映射或抽象的方式屏蔽物理设备复杂性,增加一个管理层面,激活一种资源并使之更易于透明控制。它可以有效简化基础设施的管理,增加IT资源的利用率和能力,比如服务器、网络或存储。

存储虚拟化是一种贯穿于整个IT环境、用于简化本来可能会相对复杂的底层基础架构的技术。存储虚拟化的思想是将资源的逻辑映像与物理存储分开,从而为系统和管理员提供一幅简化、无缝的资源虚拟视图。

对于用户来说,虚拟化的存储资源就像是一个巨大的“存储池”,用户不会看到具体的磁盘、磁带,也不必关心自己的数据经过哪一条路径通往哪一个具体的存储设备。

从管理的角度来看,虚拟存储池是采取集中化的管理,并根据具体的需求把存储资源动态地分配给各个应用。值得特别指出的是,利用虚拟化技术,可以用磁盘阵列模拟磁带库,为应用提供速度像磁盘一样快、容量却像磁带库一样大的存储资源,这就是当今应用越来越广泛的虚拟磁带库(VTL, Virtual Tape Library),在当今企业存储系统中扮演着越来越重要的角色。

将存储作为池子一样,存储空间如同一个流动的池子的水一样,可以任意地根据需要进行分配。

通过将一个(或多个)目标(Target)服务或功能与其它附加的功能集成,统一提供有用的全面功能服务。典型的虚拟化包括如下一些情况:屏蔽系统的复杂性,增加或集成新的功能,仿真、整合或分解现有的服务功能等。虚拟化是作用在一个或者多个实体上的,而这些实体则是用来提供存储资源或服务的。

1.2 好处

将存储资源虚拟成一个“存储池”,这样做的好处是把许多零散的存储资源整合起来,从而提高整体利用率,同时降低系统管理成本。与存储虚拟化配套的资源分配功能具有资源分割和分配能力,可以依据“服务水平协议(service level agreement)”的要求对整合起来的存储池进行划分,以最高的效率、最低的成本来满足各类不同应用在性能和容量等方面的需求。特别是虚拟磁带库,对于提升备份、恢复和归档等应用服务水平起到了非常显著的作用,极大地节省了企业的时间和金钱。

除了时间和成本方面的好处,存储虚拟化还可以提升存储环境的整体性能和可用性水平,这主要是得益于“在单一的控制界面动态地管理和分配存储资源”。

在当今的企业运行环境中,数据的增长速度非常之快,而企业管理数据能力的提高速度总是远远落在后面。通过虚拟化,许多既消耗时间又多次重复的工作,例如备份/恢复、数据归档和存储资源分配等,可以通过自动化的方式来进行,大大减少了人工作业。因此,通过将数据管理工作纳入单一的自动化管理体系, 存储虚拟化可以显著地缩短数据增长速度与企业数据管理能力之间的差距。

只有网络级的虚拟化,才是真正意义上的存储虚拟化。它能将存储网络上的各种品牌的存储子系统整合成一个或多个可以集中管理的存储池(存储池可跨多个存储子系统),并在存储池中按需要建立一个或多个不同大小的虚卷,并将这些虚卷按一定的读写授权分配给存储网络上的各种应用服务器。这样就达到了充分利用存储容量、集中管理存储、降低存储成本的目的。

1.3 相关存储技术

存储系统必须在能力和性能上直线升级,将问题推给硬件系统并不是解决办法。存储虚拟化需要全新的软件方式来平衡扩容体系架构来实现数以千兆的数据传输和存储。

相关的存储技术主要有以下几点:

基于主机的存储虚拟化依赖于代理或管理软件,它们安装在一个或多个主机上,实现存储虚拟化的控制和管理。由于控制软件是运行在主机上,这就会占用主机的处理时间。

因此,这种方法的可扩充性较差,实际运行的性能不是很好。基于主机的方法也有可能影响到系统的稳定性和安全性,因为有可能导致不经意间越权访问到受保护的数据。

这种方法要求在主机上安装适当的控制软件,因此一个主机的故障可能影响整个SAN系统中数据的完整性。软件控制的存储虚拟化还可能由于不同存储厂商软硬件的差异而带来不必要的互操作性开销,所以这种方法的灵活性也比较差。

但是,因为不需要任何附加硬件,基于主机的虚拟化方法最容易实现,其设备成本最低。使用这种方法的供应商趋向于成为存储管理领域的软件厂商,而且目前已经有成熟的软件产品。

这些软件可以提供便于使用的图形接口,方便地用于SAN的管理和虚拟化,在主机和小型SAN结构中有着良好的负载平衡机制。从这个意义上看,基于主机的存储虚拟化是一种性价比不错的方法。

基于存储设备的存储虚拟化方法依赖于提供相关功能的存储模块。如果没有第三方的虚拟软件,基于存储的虚拟化经常只能提供一种不完全的存储虚拟化解决方案。对于包含多厂商存储设备的SAN存储系统,这种方法的运行效果并不是很好。

依赖于存储供应商的功能模块将会在系统中排斥JBODS(Just a Bunch of Disks,简单的硬盘组)和简单存储设备的使用,因为这些设备并没有提供存储虚拟化的功能。当然,利用这种方法意味着最终将锁定某一家单独的存储供应商。

基于存储的虚拟化方法也有一些优势:在存储系统中这种方法较容易实现,容易和某个特定存储供应商的设备相协调,所以更容易管理,同时它对用户或管理人员都是透明的。但是,我们必须注意到,因为缺乏足够的软件进行支持,这就使得解决方案更难以客户化(customzing)和监控。

一般而言,存储虚拟化的实现方式的另外一种分类方法是将其分为三种:交换架构虚拟化,磁盘阵列虚拟化,以及整合到应用设备内的虚拟化。对于三种不同的虚拟化方式,存储供应商都有各自的独门兵器。IBM自两年前推出SVC(SAN卷控制器)(IBM SAN Volume Controller 对于存储虚拟化,IBM SAN Volume Controller(SVC)能够将多个磁盘系统的容量整合为一个单一的“容量池”。SVC 可帮助节省空间和能源,并能通过合并来简化存储资产的管理,这将极大地提高现有存储器的利用率,并减少额外的存储需求。)产品后,在这一领域独占鳌头。去年,HDS(日立数据系统有限公司)紧随其后发布了TagmaStore通用存储平台(USP),这是基于磁盘阵列的解决方案。近几个月,EMC公司新发布的Invista网络存储虚拟解决方案则是基于存储交换的解决方案。

那么到底是哪种技术,哪家厂商的方案是最佳的呢?哪种方案会成为存储虚拟化大赛中的最终胜者呢?现在更多的专家认为,这场竞赛没有最后的赢家,越来越多人认为这三种技术应当结合使用。

如果我们把厂商和各自的虚拟化技术对号入座,那么三个虚拟化阵营都各自有一些代表厂商。虚拟化应用阵营的代表有SVC、StorAge、NetworkAppliance设备以及DataCore公司。而在磁盘阵列和光纤通道阵营里,HDS、Sun、hp以及Acopia提供了多样化的体系结构。交换机阵营则包括Invista、McData、Brocade、QLogic以及Cisco公司。

然而McData,Brocade,Cisco等其他一些公司已经针对基于光纤通道虚拟化进行了一系列公司收购与合作,似乎不同类别方案之间的分界线已经变得模糊起来。其他两个阵营中的厂商中有些也正在慢慢跨越自身的领域,即使目前来说并没有真正完全的横跨界限。

由于虚拟化性能、应用程序灵活性以及虚拟化引擎等诸多方面的问题,早期的存储交换虚拟化和磁盘阵列虚拟化两个阵营的提倡者广受业界的质疑。最初执行虚拟存储的厂商依赖那些基于现有组件的分布式解决方案或是基于端口的处理引擎来提供所需功能,应用设备虚拟化方案被认为是最易于配置的,但其往往有应用限制。因此一些厂商更倾向于存储交换虚拟化,认为智能SAN虚拟化处理组件是下一代虚拟存储的典范。

同样,HDS针对应用虚拟化方案和网络交换虚拟化方案也作出了类似的批评。HDS认为他们的通用存储平台(USP)是把虚拟化部署在存储网络边缘的存储控制器,而不是部署在主机或是网络核心的交换机或应用设备,他们认为从性能和安全因素上说这是最佳位置。

而应用设备虚拟化的坚定支持者NetApp则认为通过应用设备在存储网络上实现虚拟化是最好方案。NetApp公司发言人解释:在选择磁盘阵列方案后,存储网络能给客户提供最大的灵活性,不至于像TagmaStore通用存储平台那样把客户锁定在磁盘阵列的解决方案,既不需要那么复杂,也不需要基于主机的虚拟化解决方案中客户代码带来的成本。在存储网络之内,应用设备可以灵活放置。

一个好的虚拟解决方案不要求对磁盘或存储网络基础架构进行任何改变。因此,需要和您的供应商进行讨论来决定进行哪些改变才能够测试和运行它们的虚拟解决方案。但是需要警惕的是一些解决方案要求企业购买新一代SAN交换机或新一代存储控制器,而这样做的目的仅仅是为了实现存储虚拟。

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