淺談存儲虛擬化

吳海洲

[摘要] 存儲資源的大幅增長對管理帶來了困難，一種解決方法就是存儲虛擬化。虛擬化技術出現在了存儲系統架構的各個層面：主機層、網絡層和存儲系統層。使用哪種虛擬化技術最合適？什么時候該采用什么虛擬化來解決問題？都取決于基礎架構的規模、應用類型以及對系統的管理要求等因素。增加了部分存儲系統的管理負擔和定位問題發生的根本原因。存儲虛擬化可以解決需求控制、應用程序和存儲設備之間的綁定關系、跟蹤可能出現的性能問題、存儲空間的浪費等問題，并且通過多種方式來實現。

[關鍵詞] 存儲虛擬化、實施原因、管理原理、實施位置方法、實現方式

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

服務器虛擬化日益普遍的今天，隨之帶來的是存儲需求的大量增長。分布不同、性質不同的存儲資源使得管理越來越復雜化，存儲資源未被充分利用的現象越來越普遍，部分存儲花銷的浪費可達50%。存儲問題的范圍包括運營上的復雜性到性能問題甚至是可用性的限制。這些問題中的大部分都起因于同樣的根本問題：老舊的系統架構。這是因為大多數存儲平臺架構是在虛擬化技術出現之前開發出來的[1]。存儲虛擬化是一種可以解決這種管理困難的方法，可以將不同存儲作為單個集合的資源來進行識別、配置和管理，提高存儲利用率，降低新增存儲成本。它的設計思想是通過存儲虛擬化軟件對下層物理存儲設備進行統一管理[2]，解決存儲需求不可預見的持續膨脹式增長、以適應越來越龐大和復雜的網絡存儲系統、眾多而異構的存儲設備如何有效的統一管理和高效的利用， 屏蔽不同存儲設備的差異性[3] 。

一、 存儲虛擬化簡介：

1、 存儲虛擬化在存儲系統和應用程序之間增加了軟件控制，應用程序直接通過這個環節來進行數據調取，無需知道數據的保存方式。

2、 通過存儲虛擬化，物理存儲程序和應用程序不會直接相連，所以和應用程序無關的存儲資源的中斷不會降低此應用的可用性。

3、 存儲虛擬化可以在無需中斷應用和降低應用性能的狀態下進行存儲的更改或升級，減少了維護所需的存儲宕機時間。

4、 存儲虛擬化帶來了額外增加的復雜性。新增的存儲層隨著虛擬化軟件的更新，必須同時進行管理維護。另外，維護時將應用和存儲位置進行重新關聯的過程非常容易出錯，實施時建議先在個別應用中局部部署，在慢慢擴大至整個應用環境。

二、 存儲虛擬化的實施原因

部署存儲虛擬化之前，主機、網絡和陣列三者均有各自需要注意和加強的地方，所以除了從技術角度來衡量它們外，再將實際的環境因素、需求與預算考慮進去，會對存儲虛擬化實施提供完整的準備工作。在哪里應用和實施都會話費大量的時間和金錢投資，但是通過存儲虛擬化技術，可以大大提高存儲利用率和存儲的工作效率。

三、 存儲虛擬化管理存儲的原理

存儲虛擬化主要包括集成透明的數據遷移、異構復制和設備仿真等功能，可以通過主服務器和網絡交換機設備之間的數據通道實現這些功能。在網絡層和存儲層應用虛擬化，可以用一種通用的方式管理數據中心里的物理存儲設備、陣列等，更易管理，高性能實現用戶需求。使用存儲虛擬化可以給所有的存儲產品應用提供一個統一管理界面，如不同品牌存儲的復制、鏡像等應用，都可以使用該管理界面進行。

原始存儲環境下，如果數據要從RAID-0轉移到RAID-5，需要先備份數據，創建新的RAID-5 LUN，然后再將數據傳送到這個LUN，這個過程本質上是對原來的數據進行了破壞。存儲虛擬化解決了這些數據轉移和整合問題，允許在異構之間進行復制。

四、 存儲虛擬化實施的位置和方法

1、 存儲虛擬化的實施位置取決于實施人的偏好、現有技術以及部署存儲虛擬化的對象。

2、 應用程序及其存儲要求基本基于以下三種技術：帶內架構（在數據通道中）、帶外架構（擁有代理服務器和元數據控制器，在數據通道外）、分離路徑（帶內和帶外的結合體），分別有各自的優勢。目前傳統存儲系統基本都采用帶內方法來實施存儲虛擬化，主要在主服務器和存儲設備之間實現虛擬功能。

3、 選擇實施方案時需要注意：哪些硬件平臺支持分離路徑技術；哪些軟件支持存儲服務模塊并且具有互操作性；相關功能端口部署虛擬化；避免溢出；具有性能、連接、管理、功能和恢復的擴展性等。

五、 實現存儲虛擬化的方式

1、 混合軟件方式。通過存儲控制器對自有和外部的存儲系統做虛擬化，是部分使用者的需求，他們需要將多種混合的存儲虛擬化和SRM軟件來實現存儲系統架構內的多節點虛擬化和數據管理。

2、 基于主機的方式。虛擬化并管理存在的多種存儲系統，可以使用支持的軟件系統，通過主機端對存儲資源來進行。

3、 單一供應商方式。顧名思義，就是指所有存儲系統組件都來自于同一供應商，通過相匹配的路徑管理軟件等進行統一管理使用。需要注意的是，若想在安裝某個品牌路徑管理軟件后，在要加入其他品牌的存儲系統或虛擬化產品就會變得非常困難。

六、 存儲虛擬化的發展

超融合基礎架構的迅速發展使得管理員可以在更多的存儲虛擬化解決方案當中進行選擇。意味著既利用融合基礎架構的現有優勢，又增加了額外的軟件層，將計算、網絡和存儲等資源封裝在單個容器當中，而不是以基礎組件的形式提供。這種“分散式”存儲架構能夠降低專用存儲架構和網絡的復雜性。在降低本地存儲開銷的同時，提供許多高級特性，比如復制和去重復化。

從存儲的角度來說，超融合基礎架構更加引人關注。從硬件角度來說，將計算、網絡和存儲集中到相同的平臺當中是一種理想的遷移方式。此外，將存儲控制器由硬件組件轉變成為軟件服務（可以由管理員進行控制，不需要長時間培訓）也是一種合理并且受歡迎的做法。對于存儲來說，廠商應該實現產品在成本、靈活性和性能表現之間的最佳平衡。作為用戶，我們有多種選擇，不論是在存儲還是超級融合領域當中。

[1] VMware VSAN權威指南 Cormac Hogan Duncan Epping著 P11

[2] 云計算中的存儲虛擬化技術應用 顧景民 李芳 科技視界 2016年20期

[3] 存儲虛擬化技術的研究 譚生龍 微計算機應用 2010年01期