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什么是存储虚拟化?

发布于2020-03-12

  • 数据存储
  • 存储虚拟化

存储虚拟化是近两年来非常热门的一个概念,各大厂商都在做,虽然大同小异,但也殊途同归,结合我看过的资料和自身的理解,给大家介绍一下存储虚拟化相关的知识。


一、什么是存储虚拟化


存储虚拟化(Storage Virtualization)最通俗的理解就是对存储硬件资源进行抽象化表现。通过将一个(或多个)目标(Target)服务或功能与其它附加的功能集成,统一提供有用的全面功能服务。典型的虚拟化包括如下一些情况:屏蔽系统的复杂性,增加或集成新的功能,仿真、整合或分解现有的服务功能等。虚拟化是作用在一个或者多个实体上的,而这些实体则是用来提供存储资源或/及服务的。


二、存储虚拟化的优点



将存储资源虚拟成一个“存储池”,这样做的好处是把许多零散的存储资源整合起来,从而提高整体利用率,同时降低系统管理成本。与存储虚拟化配套的资源分配功能具有资源分割和分配能力,可以依据“服务水平协议(service level agreement)”的要求对整合起来的存储池进行划分,以最高的效率、最低的成本来满足各类不同应用在性能和容量等方面的需求。特别是虚拟磁带库,对于提升备份、恢复和归档等应用服务水平起到了非常显著的作用,极大地节省了企业的时间和金钱。

除了时间和成本方面的好处,存储虚拟化还可以提升存储环境的整体性能和可用性水平,这主要是得益于“在单一的控制界面动态地管理和分配存储资源”。

在当今的企业运行环境中,数据的增长速度非常之快,而企业管理数据能力的提高速度总是远远落在后面。通过虚拟化,许多既消耗时间又多次重复的工作,例如备份/恢复、数据归档和存储资源分配等,可以通过自动化的方式来进行,大大减少了人工作业。因此,通过将数据管理工作纳入单一的自动化管理体系, 存储虚拟化可以显著地缩短数据增长速度与企业数据管理能力之间的差距。

只有网络级的虚拟化,才是真正意义上的存储虚拟化。它能将存储网络上的各种品牌的存储子系统整合成一个或多个可以集中管理的存储池(存储池可跨多个存储子系统),并在存储池中按需要建立一个或多个不同大小的虚卷,并将这些虚卷按一定的读写授权分配给存储网络上的各种应用服务器。这样就达到了充分利用存储容量、集中管理存储、降低存储成本的目的。


三、存储虚拟化的方法


【方法一:基于主机的虚拟存储】


基于主机的虚拟存储依赖于代理或管理软件,它们安装在一个或多个主机上,实现存储虚拟化的控制和管理。由于控制软件是运行在主机上,这就会占用主机的处理时间。因此,这种方法的可扩充性较差,实际运行的性能不是很好。基于主机的方法也有可能影响到系统的稳定性和安全性,因为有可能导致不经意间越权访问到受保护的数据。这种方法要求在主机上安装适当的控制软件,因此一个主机的故障可能影响整个SAN系统中数据的完整性。软件控制的存储虚拟化还可能由于不同存储厂商软硬件的差异而带来不必要的互操作性开销,所以这种方法的灵活性也比较差。

但是,因为不需要任何附加硬件,基于主机的虚拟化方法最容易实现,其设备成本最低。使用这种方法的供应商趋向于成为存储管理领域的软件厂商,而且目前已经有成熟的软件产品。这些软件可以提供便于使用的图形接口,方便地用于SAN的管理和虚拟化,在主机和小型SAN结构中有着良好的负载平衡机制。从这个意义上看,基于主机的存储虚拟化是一种性价比不错的方法。


【方法二:基于存储设备的虚拟化】


基于存储设备的存储虚拟化方法依赖于提供相关功能的存储模块。如果没有第三方的虚拟软件,基于存储的虚拟化经常只能提供一种不完全的存储虚拟化解决方案。对于包含多厂商存储设备的SAN存储系统,这种方法的运行效果并不是很好。依赖于存储供应商的功能模块将会在系统中排斥JBODS(JustaBunchofDisks,简单的硬盘组)和简单存储设备的使用,因为这些设备并没有提供存储虚拟化的功能。当然,利用这种方法意味着最终将锁定某一家单独的存储供应商。

基于存储的虚拟化方法也有一些优势:在存储系统中这种方法较容易实现,容易和某个特定存储供应商的设备相协调,所以更容易管理,同时它对用户或管理人员都是透明的。但是,我们必须注意到,因为缺乏足够的软件进行支持,这就使得解决方案更难以客户化(customzing)和监控。


【方法三:基于网络的虚拟化】



基于网络的虚拟化方法是在网络设备之间实现存储虚拟化功能,具体有下面几种方式:


1.基于互联设备的虚拟化

基于互联设备的方法如果是对称的,那么控制信息和数据走在同一条通道上;如果是不对称的,控制信息和数据走在不同的路径上。在对称的方式下,互联设备可能成为瓶颈,但是多重设备管理和负载平衡机制可以减缓瓶颈的矛盾。同时,多重设备管理环境中,当一个设备发生故障时,也比较容易支持服务器实现故障接替。但是,这将产生多个SAN孤岛,因为一个设备仅控制与它所连接的存储系统。非对称式虚拟存储比对称式更具有可扩展性,因为数据和控制信息的路径是分离的。

基于互联设备的虚拟化方法能够在专用服务器上运行,使用标准操作系统,例如Windows、SunSolaris、Linux或供应商提供的操作系统。这种方法运行在标准操作系统中,具有基于主机方法的诸多优势——易使用、设备便宜。许多基于设备的虚拟化提供商也提供附加的功能模块来改善系统的整体性能,能够获得比标准操作系统更好的性能和更完善的功能,但需要更高的硬件成本。

但是,基于设备的方法也继承了基于主机虚拟化方法的一些缺陷,因为它仍然需要一个运行在主机上的代理软件或基于主机的适配器,任何主机的故障或不适当的主机配置都可能导致访问到不被保护的数据。同时,在异构操作系统间的互操作性仍然是一个问题。

2. 基于路由器的虚拟化

基于路由器的方法是在路由器固件上实现存储虚拟化功能。供应商通常也提供运行在主机上的附加软件来进一步增强存储管理能力。在此方法中,路由器被放置于每个主机到存储网络的数据通道中,用来截取网络中任何一个从主机到存储系统的命令。由于路由器潜在地为每一台主机服务,大多数控制模块存在于路由器的固件中,相对于基于主机和大多数基于互联设备的方法,这种方法的性能更好、效果更佳。由于不依赖于在每个主机上运行的代理服务器,这种方法比基于主机或基于设备的方法具有更好的安全性。当连接主机到存储网络的路由器出现故障时,仍然可能导致主机上的数据不能被访问。但是只有联结于故障路由器的主机才会受到影响,其他主机仍然可以通过其他路由器访问存储系统。路由器的冗余可以支持动态多路径,这也为上述故障问题提供了一个解决方法。由于路由器经常作为协议转换的桥梁,基于路由器的方法也可以在异构操作系统和多供应商存储环境之间提供互操作性。


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