三種存儲虛擬化技術(shù)淺析

鄧巍 王倩

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

數(shù)據(jù)是企業(yè)最大的財富，任何一家公司都不可掉以輕心。數(shù)據(jù)一旦丟失，企業(yè)失去的不僅是眼前的財富，更可能是未來的發(fā)展機會，因此許多企業(yè)紛紛引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，希望存儲資源像我們?nèi)粘Ｉ钪械乃碗娨粯?，成為企業(yè)信息系統(tǒng)中的“公用設(shè)施”。

光纖通道的引入為分布式存儲系統(tǒng)的應(yīng)用掃清了道路，使得異構(gòu)主機能夠在分布式存儲系統(tǒng)中實現(xiàn)共享?！按鎯迷O(shè)施模型“要求存儲系統(tǒng)的管理處于集中控制之下，同時允許分布于不同地理位置的主機能夠訪問集中管理的數(shù)據(jù)，用戶不必考慮存儲設(shè)備的布局方式、采用何種存儲系統(tǒng)以及資源如何配置。同時，用戶也會有一種強烈的安全感，確信未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問將會遭到嚴(yán)禁。

存儲虛擬化是支持存儲公用設(shè)施模型的關(guān)鍵技術(shù)，是安全可靠的動態(tài)存儲池，可以適應(yīng)和包容豐富多樣、迅速發(fā)展的存儲設(shè)備，具備為異構(gòu)服務(wù)器和客戶機提供服務(wù)的能力。因此，虛擬存儲系統(tǒng)必須具備下列功能：存儲協(xié)議的自由轉(zhuǎn)換，例如從SCSI到光纖通道協(xié)議或者從SSA到光纖通道協(xié)議，能夠支持異構(gòu)存儲和服務(wù)器環(huán)境。支持高可用性和高性能SAN存儲配置，例如指定主從鏡像和空閑驅(qū)動器、產(chǎn)生合成式驅(qū)動器、聯(lián)結(jié)多個存儲子系統(tǒng)構(gòu)成單一驅(qū)動器、實現(xiàn)集中管理以及靈活的存儲容量擴充。具有可視性和可管理性，能夠在更新和恢復(fù)等突發(fā)事件發(fā)生時及時通知管理員。通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)鏡像、快照和異步遠(yuǎn)程拷貝等數(shù)據(jù)復(fù)制操作。

從系統(tǒng)的觀點看，有三種主要的存儲虛擬化方法：基于主機的虛擬存儲；基于存儲設(shè)備的虛擬存儲;基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲。

1 基于主機的虛擬存儲

基于主機的虛擬存儲依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個或多個主機上，實現(xiàn)存儲虛擬化的控制和管理。由于控制軟件是運行在主機上，這就會占用主機的處理時間。因此，這種方法的可擴充性較差，實際運行的性能不是很好?；谥鳈C的方法也有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因為有可能導(dǎo)致不經(jīng)意間越權(quán)訪問到受保護(hù)的數(shù)據(jù)。這種方法要求在主機上安裝適當(dāng)?shù)目刂栖浖?，因此一個主機的故障可能影響整個SAN系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的完整性。軟件控制的存儲虛擬化還可能由于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，基于主機的虛擬化方法最容易實現(xiàn)，其設(shè)備成本最低。使用這種方法的供應(yīng)商趨向于成為存儲管理領(lǐng)域的軟件廠商，而且目前已經(jīng)有成熟的軟件產(chǎn)品。這些軟件可以提供便于使用的圖形接口，方便地用于SAN的管理和虛擬化，在主機和小型SAN結(jié)構(gòu)中有著良好的負(fù)載平衡機制。從這個意義上看，基于主機的存儲虛擬化是一種性價比不錯的方法。

2 基于存儲設(shè)備的虛擬化

基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化方法依賴于提供相關(guān)功能的存儲模塊。如果沒有第三方的虛擬軟件，基于存儲的虛擬化經(jīng)常只能提供一種不完全的存儲虛擬化解決方案。對于包含多廠商存儲設(shè)備的SAN存儲系統(tǒng)，這種方法的運行效果并不是很好。依賴于存儲供應(yīng)商的功能模塊將會在系統(tǒng)中排斥JBODS(JustaBunchofDisks，簡單的硬盤組)和簡單存儲設(shè)備的使用，因為這些設(shè)備并沒有提供存儲虛擬化的功能。當(dāng)然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨的存儲供應(yīng)商。

基于存儲的虛擬化方法也有一些優(yōu)勢：在存儲系統(tǒng)中這種方法較容易實現(xiàn)，容易和某個特定存儲供應(yīng)商的設(shè)備相協(xié)調(diào)，所以更容易管理，同時它對用戶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(jìn)行支持，這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監(jiān)控。

3 基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化方法是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實現(xiàn)存儲虛擬化功能，具體有下面2種方式：

3.1 基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬化

基于互聯(lián)設(shè)備的方法如果是對稱的，那么控制信息和數(shù)據(jù)走在同一條通道上;如果是不對稱的，控制信息和數(shù)據(jù)走在不同的路徑上。在對稱的方式下，互聯(lián)設(shè)備可能成為瓶頸，但是多重設(shè)備管理和負(fù)載平衡機制可以減緩瓶頸的矛盾。同時，多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個設(shè)備發(fā)生故障時，也比較容易支持服務(wù)器實現(xiàn)故障接替。但是，這將產(chǎn)生多個SAN孤島，因為一個設(shè)備僅控制與它所連接的存儲系統(tǒng)。非對稱式虛擬存儲比對稱式更具有可擴展性，因為數(shù)據(jù)和控制信息的路徑是分離的。

但是，基于設(shè)備的方法也繼承了基于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于主機的適配器，任何主機的故障或不適當(dāng)?shù)闹鳈C配置都可能導(dǎo)致訪問到不被保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時，在異構(gòu)操作系統(tǒng)間的互操作性仍然是一個問題。

3.2 基于路由器的虛擬化

基于路由器的方法是在路由器固件上實現(xiàn)存儲虛擬化功能。供應(yīng)商通常也提供運行在主機上的附加軟件來進(jìn)一步增強存儲管理能力。在此方法中，路由器被放置于每個主機到存儲網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道中，用來截取網(wǎng)絡(luò)中任何一個從主機到存儲系統(tǒng)的命令。由于路由器潛在地為每一臺主機服務(wù)，大多數(shù)控制模塊存在于路由器的固件中，相對于基于主機和大多數(shù)基于互聯(lián)設(shè)備的方法，這種方法的性能更好、效果更佳。由于不依賴于在每個主機上運行的代理服務(wù)器，這種方法比基于主機或基于設(shè)備的方法具有更好的安全性。當(dāng)連接主機到存儲網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時，仍然可能導(dǎo)致主機上的數(shù)據(jù)不能被訪問。但是只有聯(lián)結(jié)于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(tǒng)。路由器的冗余可以支持動態(tài)多路徑，這也為上述故障問題提供了一個解決方法。由于路由器經(jīng)常作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁，基于路由器的方法也可以在異構(gòu)操作系統(tǒng)和多供應(yīng)商存儲環(huán)境之間提供互操作性。每一種方法都由其優(yōu)缺點。

結(jié)語

基于主機和基于存儲的方法對于初期的采用者來說魅力最大，因為他們不需要任何附加硬件，但對于異構(gòu)存儲系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的運行效果并不是很好。對于那些要求最大限度進(jìn)行互操作的企業(yè)來說，基于交換機或基于路由器的方法可能更為恰當(dāng)。對那些要求更高可擴充性的用戶來說，基于路由器的方法是最優(yōu)選擇?；诨ヂ?lián)設(shè)備的方法處于兩者之間，它回避了一些安全性問題，存儲虛擬化的功能較強，能減輕單一主機的負(fù)載，同時可獲得很好的可擴充性。

[1]郭濤.存儲虛擬化應(yīng)用為先[J].日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司，2010-12-15.

[2]王楠，蔣金虎.存儲虛擬化技術(shù)研究與比較[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報，2007.