三種存儲虛擬化技術淺析

鄧巍 王倩

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

數據是企業最大的財富，任何一家公司都不可掉以輕心。數據一旦丟失，企業失去的不僅是眼前的財富，更可能是未來的發展機會，因此許多企業紛紛引入先進的網絡存儲技術，希望存儲資源像我們日常生活中的水和電一樣，成為企業信息系統中的“公用設施”。

光纖通道的引入為分布式存儲系統的應用掃清了道路，使得異構主機能夠在分布式存儲系統中實現共享。“存儲公用設施模型“要求存儲系統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據，用戶不必考慮存儲設備的布局方式、采用何種存儲系統以及資源如何配置。同時，用戶也會有一種強烈的安全感，確信未經授權的數據訪問將會遭到嚴禁。

存儲虛擬化是支持存儲公用設施模型的關鍵技術，是安全可靠的動態存儲池，可以適應和包容豐富多樣、迅速發展的存儲設備，具備為異構服務器和客戶機提供服務的能力。因此，虛擬存儲系統必須具備下列功能：存儲協議的自由轉換，例如從SCSI到光纖通道協議或者從SSA到光纖通道協議，能夠支持異構存儲和服務器環境。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動器、產生合成式驅動器、聯結多個存儲子系統構成單一驅動器、實現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，能夠在更新和恢復等突發事件發生時及時通知管理員。通過TCP/IP網絡實現鏡像、快照和異步遠程拷貝等數據復制操作。

從系統的觀點看，有三種主要的存儲虛擬化方法：基于主機的虛擬存儲；基于存儲設備的虛擬存儲;基于網絡的虛擬存儲。

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。基于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，其設備成本最低。使用這種方法的供應商趨向于成為存儲管理領域的軟件廠商，而且目前已經有成熟的軟件產品。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結構中有著良好的負載平衡機制。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 基于存儲設備的虛擬化

基于存儲設備的存儲虛擬化方法依賴于提供相關功能的存儲模塊。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備的SAN存儲系統，這種方法的運行效果并不是很好。依賴于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，因為這些設備并沒有提供存儲虛擬化的功能。當然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨的存儲供應商。

基于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行支持，這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監控。

3 基于網絡的虛擬存儲

基于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2種方式：

3.1 基于互聯設備的虛擬化

基于互聯設備的方法如果是對稱的，那么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。

但是，基于設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。

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，路由器被放置于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。由于路由器潛在地為每一臺主機服務，大多數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基于互聯設備的方法，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器，這種方法比基于主機或基于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。但是只有聯結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。路由器的冗余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。由于路由器經常作為協議轉換的橋梁，基于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。每一種方法都由其優缺點。

結語

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，但對于異構存儲系統和操作系統而言，系統的運行效果并不是很好。對于那些要求最大限度進行互操作的企業來說，基于交換機或基于路由器的方法可能更為恰當。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選擇。基于互聯設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載，同時可獲得很好的可擴充性。

[1]郭濤.存儲虛擬化應用為先[J].日立數據系統有限公司，2010-12-15.

[2]王楠，蔣金虎.存儲虛擬化技術研究與比較[J].洛陽師范學院學報，2007.