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虛擬化存儲技術的實現方式概覽

  發表時間:2011年10月19日  點擊數:221 次

  虛擬化的應用為我們節儉了大量的操作步驟,為我們帶來了一個簡便的操作環境。在存儲領域中,應用虛擬化存儲技術可以為我們節約大量的資金投入,減輕企業的壓力。通過虛擬化,用戶將擺脫底層物理環境的復雜性,充分利用基于異構平臺的存儲空間,在開放的基礎上實現對資源的有效規劃。

  虛擬化可以自動配置存儲設備及其空間,使用戶能在一個域中使用在物理上分散存在的所有存儲資源,以便跨地區管理不可預測的事件,如業務不連續性、對容量需求的調整、員工的變化等。而無論這些存儲資源所處的存儲域的位置、大小、類型和制造商如何,都將被從單一邏輯視圖中進行管理。

  虛擬化存儲技術的區分

  (1)基于主機的虛擬化存儲技術

  基于主機的虛擬存儲依賴于代理或管理軟件,它們被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。這些軟件可以提供給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存儲技術

  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(Just a Bunch of Disks,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和監控。

  (3)基于網絡的虛擬化存儲技術

  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,具體有下面幾種方式:

  ①基于互聯設備的虛擬化存儲技術

  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通道上。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。

  基于互聯設備的虛擬化方法能夠在專用服務器上運行,使用標準操作系統,如Windows、SunSolaris、Linux或供應商提供的操作系統。這種方法運行在標準操作系統中,具有基于主機方法的諸多優勢———易使用、設備便宜。許多基于設備的虛擬化提供商也提供附加的功能模塊來改善系統的整體性能,能夠獲得比標準操作系統更好的性能和更完善的功能,但需要更高的硬件成本。

  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。

  ②基于交換機的虛擬化存儲技術

  按照基于交換機的方法,存儲虛擬化的功能模塊嵌入于交換機的固件中或者放在附屬于交換機的單獨的服務器上。由于并不要求在每一臺主機上都運行存儲虛擬化功能軟件,基于交換機的存儲虛擬化系統以軟件方式提供管理功能模塊,這種方法不存在基于設備或基于主機環境中可能會遇到的安全性問題。同時,在異構環境中也能提供更多的互操作性。但是,交換機仍然是一個瓶頸,也可能成為故障的敏感點。當然,如果不在意較高的附加費用,可以引入備用交換機,用于數據通道上的故障接替。

  ③基于路由器的虛擬化存儲技術

  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,其它主機仍然可以通過其它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。

  虛擬化存儲技術的發展前景

  ①每一種虛擬化存儲技術都有其優缺點

  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。

  不同供應商的存儲虛擬化實現方法不同,一些偏重于復制,一些擅長備份,而另外一些在恢復和訪問控制方面性能更為優越。存儲管理軟件供應商趨向于提供最完善的管理套餐。但是,多平臺的支持和最佳的性能特性并不容易達到最優。在數據復制方面已經發展出多種鏡像方法。許多存儲供應商提供三層鏡像結構,Veritas公司甚至能夠提供四層鏡像結構。鏡像在一些方面受到推崇,全面鏡像能在另一個驅動器上產生完全相同的副本。這個附加的副本有時也稱為快照,只存儲以前版本的數據。有時,在不同地理位置上存在的副本驅動器,通過IP相連能產生遠程或異步副本。在存儲網絡中,存儲訪問控制經常在分區式的主機和存儲系統中進行。只有屬于同一個分區的主機能夠訪問這個分區的存儲設備。主機和存儲設備經常是多分區的一員。分區制的理念與虛擬專用存儲網絡相似。

  ②網絡虛擬最有前途

  從發展趨勢看,基于主機的和基于存儲的虛擬化技術目前已經相對成熟,用戶可以充分享受到它們所帶來的好處,而且由于它們已經進入成熟期,因此,價格也較低。在這兩方面,惠普已推出了服務器層的Virtual Replicator、存儲層的StorageWorks EVA和VA。而網絡虛擬化是一種新的虛擬化存儲技術,它獨立于主機和存儲設備,因此,給用戶帶來了很大的靈活性,其未來的發展空間最大。盡管網絡虛擬是新興的領域,但它具有很大的成長空間,甚至有人將這種在網絡上實現虛擬化稱為第二代SAN或下一代SAN。

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