網(wǎng)絡(luò )存儲如何實(shí)現存儲虛擬化

存儲虛擬化又成為了網(wǎng)絡(luò )存儲領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，但同網(wǎng)絡(luò )存儲領(lǐng)域所存在的許多其他問(wèn)題一樣，眾說(shuō)紛紜，沒(méi)有較為統一的看法，其中也不乏概念上的混淆。從另一個(gè)側面來(lái)看，也表明了網(wǎng)絡(luò )存儲尚處在快速發(fā)展時(shí)期，有很多問(wèn)題還值得人們在實(shí)踐中進(jìn)一步去探討。本文所提及的存儲虛擬化，僅涉及與網(wǎng)絡(luò )存儲相關(guān)的范疇。

“存儲虛擬化”并不是近期才提出的一個(gè)新概念，它是伴隨著(zhù)大型計算機的產(chǎn)生、發(fā)展而出現的一個(gè)較為經(jīng)典的概念，但隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )存儲的興起，在新的領(lǐng)域中，存儲虛擬化又被賦予了全新的解讀，不過(guò)從存儲的核心功能來(lái)看，其本質(zhì)是具有延續性的。

存儲虛擬化的概念

從廣義的角度看，存儲具有兩大特性: 其一，它是具有存取數據功能的載體; 其二，它具有可管理性。

存儲虛擬化是物理存儲的邏輯表示方法，是在服務(wù)器與存儲之間設置的一個(gè)抽象層，服務(wù)器被綁定到邏輯抽象層上。于是，無(wú)論何時(shí)如果需要都可以改變所連接的物理存儲，典型的如陣列的替換、層次化存儲等，而不會(huì )影響應用對這個(gè)存儲的訪(fǎng)問(wèn)。存儲虛擬化也正是緊緊圍繞著(zhù)這兩個(gè)主要方面展開(kāi)的。

從狹義的角度看，存儲是具有兩個(gè)訪(fǎng)問(wèn)通道的實(shí)體，數據通道和管理通道就是對此的簡(jiǎn)單描述。二者在物理上可以是聚合的，也可以是分離的，而存儲虛擬化就相應地發(fā)生在這兩個(gè)通道上。

在理論上可以認為，相對于原存儲實(shí)體，新的存儲實(shí)體在數據和管理通道上所進(jìn)行的任何非恒等的轉換，都是一種存儲虛擬化方法。概括地講，所謂存儲虛擬化可以簡(jiǎn)單地描述為: 新存儲實(shí)體對原存儲實(shí)體的存儲資源(如存儲的讀寫(xiě)方式、連接方式、存儲的規格或結構等)和存儲管理(如統一、分散管理)進(jìn)行變化和轉換的過(guò)程稱(chēng)為存儲虛擬化。

存儲虛擬化的技術(shù)分類(lèi)

一般認為存儲虛擬化是有所特指的，大致可以從以下兩大類(lèi)來(lái)劃分:

存儲資源的虛擬化

● 存儲的規格或結構

從早期的磁盤(pán)分區到現在具有復雜結構的磁盤(pán)陣列，對存儲規格或結構的虛擬化始終作為一種最基本的虛擬化形式而不斷發(fā)展，這是存儲虛擬化的一個(gè)最為基本的特性之一——可分性。

屬于這一類(lèi)的存儲虛擬化產(chǎn)物有: RAID、虛擬網(wǎng)絡(luò )磁盤(pán)等，在可以預見(jiàn)的未來(lái)，這類(lèi)存儲虛擬化方式將伴隨著(zhù)人們對塊存儲的需求，以及對存儲安全性與性能的不懈追求仍將長(cháng)期存在，并且適度發(fā)展。

在結構虛擬化方面，設備冗余和資源空洞是兩個(gè)完全不同的類(lèi)型，設備冗余可以實(shí)現同步、異步鏡像等，而資源空洞主要采用寫(xiě)時(shí)分配的技術(shù)，在提高資源利用率方面表現更為突出，它能夠使得呈現給主機的邏輯卷遠大于實(shí)際的物理存儲; 而快照技術(shù)更是實(shí)現了源和快照依賴(lài)于相同的存儲資源，形成一種典型的一個(gè)虛擬多個(gè)的方式。

● 讀寫(xiě)方式

到目前為止，存儲的讀寫(xiě)方式可以歸納為四種主要形式: 塊讀寫(xiě)方式、文件讀寫(xiě)方式、對象讀寫(xiě)方式和鍵值搜索讀寫(xiě)方式，四種形式依次遞進(jìn)(如圖示意)，對存儲的抽象層次不斷提高，使得應用(程序等)對存儲的依賴(lài)程度逐漸降低，存儲的智能性不斷提升，進(jìn)而也就不同程度地實(shí)現存儲與應用的分離。在本質(zhì)上，也就逐步實(shí)現了在計算機系統中，處于不活躍地位的存儲與處于活躍地位的計算之間的分離，而歸根結底，其源動(dòng)力來(lái)自于人們對數據共享效率不斷提高的需求。

可以看出，存儲讀寫(xiě)方式的演進(jìn)，在客觀(guān)上也對存儲規格和結構的發(fā)展提出了要求，但存儲讀寫(xiě)方式的演進(jìn)并不依存于存儲規格和結構的發(fā)展。

在相當長(cháng)的一段時(shí)間內，塊讀寫(xiě)方式和文件讀寫(xiě)方式都將繼續占據主流的地位，而其他兩種方式由于受到應用模式和存儲發(fā)展等某些關(guān)鍵技術(shù)的制約，仍將處于產(chǎn)品的緩慢發(fā)展和研究的相對快速發(fā)展的矛盾過(guò)程中?？梢灶A見(jiàn)，隨著(zhù)對象文件系統、對象操作系統、存儲網(wǎng)格以及搜索引擎和數據安全等技術(shù)的不斷發(fā)展，基于對象讀寫(xiě)方式和鍵值搜索讀寫(xiě)方式的存儲設備、存儲系統、存儲服務(wù)將成長(cháng)為主流方式。

● 連接方式

網(wǎng)絡(luò )存儲的連接方式主要有Fibre Channel(FC)、InfiniBand(IB)、IP三種。三種方式各具特色，但總的來(lái)說(shuō)，FC設備在高端存儲系統采用較多; IB設備的高帶寬和高吞吐率在高性能計算領(lǐng)域有相當的優(yōu)勢，但經(jīng)歷了Intel、微軟放棄支持和戴爾、IBM與Sun宣布支持的一落一起之后，IB的發(fā)展還不明朗; 在性能和標準的制約下，IP網(wǎng)絡(luò )存儲長(cháng)時(shí)間在中低端市場(chǎng)徘徊，但由于無(wú)處不在的IP網(wǎng)絡(luò )和其極具誘惑力的價(jià)格，近乎無(wú)限的延伸擴展能力，以及傳輸標準和正在快速提升的硬件性能，可以預見(jiàn)IP存儲的市場(chǎng)將會(huì )作為企業(yè)存儲解決方案的主要選擇之一。

不同的存儲連接方式，也對應著(zhù)不同的存儲特性，存儲虛擬化技術(shù)可以以融合多種連接方式(包括上述三種方式)的優(yōu)勢，更好地滿(mǎn)足應用的需求。

存儲管理的虛擬化

● 集中管理

網(wǎng)絡(luò )存儲發(fā)展到今天，出現了很強的旨在體現集中管理的聚合趨勢，大型存儲系統和超大型的存儲系統不斷出現，高性能、高可用、高數據安全性和大容量成為其主要的發(fā)展目標。但伴隨而來(lái)的是存儲管理的復雜性也一升再升，不同的存儲系統之間無(wú)法實(shí)現有效地級聯(lián)(管理方面)，甚至這一現象也出現在同一廠(chǎng)商的系列產(chǎn)品中，進(jìn)而也使得存儲資源無(wú)法實(shí)現有效地管理和使用，復雜的管理和相應的高管理成本都阻礙了網(wǎng)絡(luò )存儲的發(fā)展。

面對這一現實(shí)問(wèn)題，統一存儲管理標準問(wèn)題愈顯突出，這也是制約存儲虛擬化、乃至于網(wǎng)絡(luò )存儲工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵癥結所在。

● 分散管理

在使用存儲的某些特定場(chǎng)合，所虛擬出的資源應具有一定的獨立管理特性。

● 性能的動(dòng)態(tài)調整

在共享網(wǎng)絡(luò )帶寬的情況下，虛擬出的多個(gè)設備其間的性能可動(dòng)態(tài)調節或可動(dòng)態(tài)配置。

存儲虛擬化系統的結構分類(lèi)

在網(wǎng)絡(luò )存儲領(lǐng)域，實(shí)行存儲虛擬化的手段大致可以從兩方面考慮: 一方面，按虛擬化模塊在網(wǎng)絡(luò )存儲中的位置劃分為三類(lèi): 基于主機、基于網(wǎng)絡(luò )和基于存儲設備節點(diǎn)，基于網(wǎng)絡(luò )的虛擬化是發(fā)展的潮流，這一點(diǎn)，IBM與EMC的觀(guān)點(diǎn)是相同的; 另一方面，按虛擬化管理模塊相對于數據通道的位置，劃分為帶內(In-Band)和帶外(out-of-band)管理。