淺談存儲(chǔ)虛擬化

吳海洲

[摘要] 存儲(chǔ)資源的大幅增長(zhǎng)對(duì)管理帶來(lái)了困難，一種解決方法就是存儲(chǔ)虛擬化。虛擬化技術(shù)出現(xiàn)在了存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)的各個(gè)層面：主機(jī)層、網(wǎng)絡(luò)層和存儲(chǔ)系統(tǒng)層。使用哪種虛擬化技術(shù)最合適？什么時(shí)候該采用什么虛擬化來(lái)解決問(wèn)題？都取決于基礎(chǔ)架構(gòu)的規(guī)模、應(yīng)用類型以及對(duì)系統(tǒng)的管理要求等因素。增加了部分存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理負(fù)擔(dān)和定位問(wèn)題發(fā)生的根本原因。存儲(chǔ)虛擬化可以解決需求控制、應(yīng)用程序和存儲(chǔ)設(shè)備之間的綁定關(guān)系、跟蹤可能出現(xiàn)的性能問(wèn)題、存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)等問(wèn)題，并且通過(guò)多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

[關(guān)鍵詞] 存儲(chǔ)虛擬化、實(shí)施原因、管理原理、實(shí)施位置方法、實(shí)現(xiàn)方式

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

服務(wù)器虛擬化日益普遍的今天，隨之帶來(lái)的是存儲(chǔ)需求的大量增長(zhǎng)。分布不同、性質(zhì)不同的存儲(chǔ)資源使得管理越來(lái)越復(fù)雜化，存儲(chǔ)資源未被充分利用的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，部分存儲(chǔ)花銷的浪費(fèi)可達(dá)50%。存儲(chǔ)問(wèn)題的范圍包括運(yùn)營(yíng)上的復(fù)雜性到性能問(wèn)題甚至是可用性的限制。這些問(wèn)題中的大部分都起因于同樣的根本問(wèn)題：老舊的系統(tǒng)架構(gòu)。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)存儲(chǔ)平臺(tái)架構(gòu)是在虛擬化技術(shù)出現(xiàn)之前開(kāi)發(fā)出來(lái)的[1]。存儲(chǔ)虛擬化是一種可以解決這種管理困難的方法，可以將不同存儲(chǔ)作為單個(gè)集合的資源來(lái)進(jìn)行識(shí)別、配置和管理，提高存儲(chǔ)利用率，降低新增存儲(chǔ)成本。它的設(shè)計(jì)思想是通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化軟件對(duì)下層物理存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理[2]，解決存儲(chǔ)需求不可預(yù)見(jiàn)的持續(xù)膨脹式增長(zhǎng)、以適應(yīng)越來(lái)越龐大和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)、眾多而異構(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備如何有效的統(tǒng)一管理和高效的利用， 屏蔽不同存儲(chǔ)設(shè)備的差異性[3] 。

一、 存儲(chǔ)虛擬化簡(jiǎn)介：

1、 存儲(chǔ)虛擬化在存儲(chǔ)系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間增加了軟件控制，應(yīng)用程序直接通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)取，無(wú)需知道數(shù)據(jù)的保存方式。

2、 通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化，物理存儲(chǔ)程序和應(yīng)用程序不會(huì)直接相連，所以和應(yīng)用程序無(wú)關(guān)的存儲(chǔ)資源的中斷不會(huì)降低此應(yīng)用的可用性。

3、 存儲(chǔ)虛擬化可以在無(wú)需中斷應(yīng)用和降低應(yīng)用性能的狀態(tài)下進(jìn)行存儲(chǔ)的更改或升級(jí)，減少了維護(hù)所需的存儲(chǔ)宕機(jī)時(shí)間。

4、 存儲(chǔ)虛擬化帶來(lái)了額外增加的復(fù)雜性。新增的存儲(chǔ)層隨著虛擬化軟件的更新，必須同時(shí)進(jìn)行管理維護(hù)。另外，維護(hù)時(shí)將應(yīng)用和存儲(chǔ)位置進(jìn)行重新關(guān)聯(lián)的過(guò)程非常容易出錯(cuò)，實(shí)施時(shí)建議先在個(gè)別應(yīng)用中局部部署，在慢慢擴(kuò)大至整個(gè)應(yīng)用環(huán)境。

二、 存儲(chǔ)虛擬化的實(shí)施原因

部署存儲(chǔ)虛擬化之前，主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和陣列三者均有各自需要注意和加強(qiáng)的地方，所以除了從技術(shù)角度來(lái)衡量它們外，再將實(shí)際的環(huán)境因素、需求與預(yù)算考慮進(jìn)去，會(huì)對(duì)存儲(chǔ)虛擬化實(shí)施提供完整的準(zhǔn)備工作。在哪里應(yīng)用和實(shí)施都會(huì)話費(fèi)大量的時(shí)間和金錢投資，但是通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，可以大大提高存儲(chǔ)利用率和存儲(chǔ)的工作效率。

三、 存儲(chǔ)虛擬化管理存儲(chǔ)的原理

存儲(chǔ)虛擬化主要包括集成透明的數(shù)據(jù)遷移、異構(gòu)復(fù)制和設(shè)備仿真等功能，可以通過(guò)主服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)這些功能。在網(wǎng)絡(luò)層和存儲(chǔ)層應(yīng)用虛擬化，可以用一種通用的方式管理數(shù)據(jù)中心里的物理存儲(chǔ)設(shè)備、陣列等，更易管理，高性能實(shí)現(xiàn)用戶需求。使用存儲(chǔ)虛擬化可以給所有的存儲(chǔ)產(chǎn)品應(yīng)用提供一個(gè)統(tǒng)一管理界面，如不同品牌存儲(chǔ)的復(fù)制、鏡像等應(yīng)用，都可以使用該管理界面進(jìn)行。

原始存儲(chǔ)環(huán)境下，如果數(shù)據(jù)要從RAID-0轉(zhuǎn)移到RAID-5，需要先備份數(shù)據(jù)，創(chuàng)建新的RAID-5 LUN，然后再將數(shù)據(jù)傳送到這個(gè)LUN，這個(gè)過(guò)程本質(zhì)上是對(duì)原來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了破壞。存儲(chǔ)虛擬化解決了這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移和整合問(wèn)題，允許在異構(gòu)之間進(jìn)行復(fù)制。

四、 存儲(chǔ)虛擬化實(shí)施的位置和方法

1、 存儲(chǔ)虛擬化的實(shí)施位置取決于實(shí)施人的偏好、現(xiàn)有技術(shù)以及部署存儲(chǔ)虛擬化的對(duì)象。

2、 應(yīng)用程序及其存儲(chǔ)要求基本基于以下三種技術(shù)：帶內(nèi)架構(gòu)（在數(shù)據(jù)通道中）、帶外架構(gòu)（擁有代理服務(wù)器和元數(shù)據(jù)控制器，在數(shù)據(jù)通道外）、分離路徑（帶內(nèi)和帶外的結(jié)合體），分別有各自的優(yōu)勢(shì)。目前傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)基本都采用帶內(nèi)方法來(lái)實(shí)施存儲(chǔ)虛擬化，主要在主服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)虛擬功能。

3、 選擇實(shí)施方案時(shí)需要注意：哪些硬件平臺(tái)支持分離路徑技術(shù)；哪些軟件支持存儲(chǔ)服務(wù)模塊并且具有互操作性；相關(guān)功能端口部署虛擬化；避免溢出；具有性能、連接、管理、功能和恢復(fù)的擴(kuò)展性等。

五、 實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化的方式

1、 混合軟件方式。通過(guò)存儲(chǔ)控制器對(duì)自有和外部的存儲(chǔ)系統(tǒng)做虛擬化，是部分使用者的需求，他們需要將多種混合的存儲(chǔ)虛擬化和SRM軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)的多節(jié)點(diǎn)虛擬化和數(shù)據(jù)管理。

2、 基于主機(jī)的方式。虛擬化并管理存在的多種存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以使用支持的軟件系統(tǒng)，通過(guò)主機(jī)端對(duì)存儲(chǔ)資源來(lái)進(jìn)行。

3、 單一供應(yīng)商方式。顧名思義，就是指所有存儲(chǔ)系統(tǒng)組件都來(lái)自于同一供應(yīng)商，通過(guò)相匹配的路徑管理軟件等進(jìn)行統(tǒng)一管理使用。需要注意的是，若想在安裝某個(gè)品牌路徑管理軟件后，在要加入其他品牌的存儲(chǔ)系統(tǒng)或虛擬化產(chǎn)品就會(huì)變得非常困難。

六、 存儲(chǔ)虛擬化的發(fā)展

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)的迅速發(fā)展使得管理員可以在更多的存儲(chǔ)虛擬化解決方案當(dāng)中進(jìn)行選擇。意味著既利用融合基礎(chǔ)架構(gòu)的現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)，又增加了額外的軟件層，將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等資源封裝在單個(gè)容器當(dāng)中，而不是以基礎(chǔ)組件的形式提供。這種“分散式”存儲(chǔ)架構(gòu)能夠降低專用存儲(chǔ)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。在降低本地存儲(chǔ)開(kāi)銷的同時(shí)，提供許多高級(jí)特性，比如復(fù)制和去重復(fù)化。

從存儲(chǔ)的角度來(lái)說(shuō)，超融合基礎(chǔ)架構(gòu)更加引人關(guān)注。從硬件角度來(lái)說(shuō)，將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)集中到相同的平臺(tái)當(dāng)中是一種理想的遷移方式。此外，將存儲(chǔ)控制器由硬件組件轉(zhuǎn)變成為軟件服務(wù)（可以由管理員進(jìn)行控制，不需要長(zhǎng)時(shí)間培訓(xùn)）也是一種合理并且受歡迎的做法。對(duì)于存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，廠商應(yīng)該實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在成本、靈活性和性能表現(xiàn)之間的最佳平衡。作為用戶，我們有多種選擇，不論是在存儲(chǔ)還是超級(jí)融合領(lǐng)域當(dāng)中。

[1] VMware VSAN權(quán)威指南 Cormac Hogan Duncan Epping著 P11

[2] 云計(jì)算中的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)應(yīng)用 顧景民 李芳 科技視界 2016年20期

[3] 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的研究 譚生龍 微計(jì)算機(jī)應(yīng)用 2010年01期