文件虛擬化以及四種SAN虛擬架構解析

　　存儲虛擬化在主機和物理存儲之間創(chuàng )造一個(gè)抽象層，當SAN實(shí)施時(shí)，它為所有的塊級存儲提供一個(gè)單點(diǎn)管理。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，多個(gè)異構網(wǎng)絡(luò )存儲設備構成一個(gè)虛擬存儲池，在主機上表現為使用一套虛擬存儲卷。

　　在短短的幾年內，存儲虛擬化，也稱(chēng)作虛擬塊，已經(jīng)在大企業(yè)中證明了它的價(jià)值，從昂貴的解決方案轉化成可以負擔得起的商品，相關(guān)文章見(jiàn)《利用對稱(chēng)式虛擬存儲提高存儲效率》。作為一種標準特征，特別是在最保守的中端磁盤(pán)陣列中，存儲虛擬化為中小型企業(yè)的存儲管理帶來(lái)了新的發(fā)展。同時(shí)，來(lái)自頂級供應商的專(zhuān)屬解決方案采用的集中數據管理給大企業(yè)帶來(lái)了最大的投資回報率。

　　存儲虛擬化在主機和物理存儲之間創(chuàng )造一個(gè)抽象層，當SAN實(shí)施時(shí)，它為所有的塊級存儲提供一個(gè)單點(diǎn)管理。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，多個(gè)異構網(wǎng)絡(luò )存儲設備構成一個(gè)虛擬存儲池，在主機上表現為使用一套虛擬存儲卷。

　　此外，除了從不同陣列的物理磁盤(pán)創(chuàng )建存儲池外，存儲虛擬化還提供了非常廣泛的服務(wù)，以統一的方式交付。這些擴展從基本的卷管理開(kāi)始擴展，包括LUN mapping，串聯(lián)、數量分組和條帶化，自動(dòng)精簡(jiǎn)配置，自動(dòng)卷擴展，和自動(dòng)數據遷移，到數據保護和災難恢復功能，包括快照和鏡像?？傊?，虛擬化解決方案可以作為執行管理存儲集中控制點(diǎn)，可以達到更高的SLA.

　　也許塊級虛擬化最重要的服務(wù)是非中斷數據遷移。對于大企業(yè)，移動(dòng)數據是生活中的常事，由于舊設備的不再使用和新設備的聯(lián)機，存儲虛擬化可以在不中斷的情況下，把塊級數據從一個(gè)設備轉移到另一個(gè)設備上。存儲管理員可以自行進(jìn)行日常維護，或者在不干預應用和用戶(hù)的情況下替換年老的陣列。

四種SAN虛擬架構

　　SAN的虛擬架構中，有四種提供存儲虛擬化服務(wù)的方法：帶內應用，帶外應用，混合方法即分離虛擬架構法，以及基于控制器的虛擬化。所有的存儲虛擬化都必須具有三種基本的元素：維持一個(gè)虛擬磁盤(pán)和物理存儲，以及其他配置元數據映射;用于配置改變和存儲管理任務(wù)的執行命令;在主機和存儲之間傳輸數據。在他們處理這三種單獨的路徑時(shí)，這四種架構是不同的——元數據，控制器，數據路徑——在I/O架構中。差異主要來(lái)源于性能和可擴展性。

　　帶內設備內的元數據，控制器和數據路徑信息所有的都在一個(gè)單獨的設備中。換言之，元數據管理和控制功能共享數據路徑。這就表明繁忙的SAN存在一個(gè)瓶頸，因為所有的主機要求必須通過(guò)一個(gè)單控制點(diǎn)實(shí)現。帶內設備廠(chǎng)商加入了先進(jìn)的集群和緩存功能，解決了這一問(wèn)題，其產(chǎn)品存在潛在的可伸縮性。如 DataCore的 SANsymphony，飛康的IPStor和IBM SAN卷控制器。

　　帶外應用把元數據管理和控制應用拉出數據路徑，把他們卸載到一個(gè)獨立的計算引擎上。這時(shí)必須在每個(gè)主機上安裝軟件代理。代理的任務(wù)是從數據流采集元數據和控制請求，然后把他們轉發(fā)給帶外應用用于進(jìn)程，把主機解放出來(lái)，使其專(zhuān)注于數據傳輸。帶外應用的唯一一個(gè)供應商是LSI Logic，它的StorageAge產(chǎn)品既能在帶外也能用在分離路徑上使用。

　　一個(gè)分離(split)路徑系統利用智能交換機端口處理能力，卸載元數據以及從數據路徑控制信息。和帶外設備不同，它的路徑是在主機分離，分離路徑系統在智能設備中分離數據，控制路徑。分離路徑系統把元數據和控制信息傳送到一個(gè)帶外計算引擎，并將進(jìn)程和傳輸數據路徑信息傳送給存儲設備。 因此，分離路徑系統消除了主機代理的需求。

　　通常情況下，分離路徑虛擬化軟件將在智能交換機或內置應用內應用。 分離路徑虛擬控制器供應商主要有EMC公司(Invista)，Incipient和LSI(StoreAge SVM)。

　　陣列控制器一直是最常見(jiàn)的虛擬化服務(wù)部署的位置。 然而，虛擬化控制器通常虛擬內部物理磁盤(pán)存儲系統。這種情況正在改變。新的做法是，部署智能虛擬化設備可以使控制器上的內部和外部存儲都實(shí)現虛擬化。像帶內設備，該控制器處理所有三種途徑：數據，控制和元數據。 這一新型基于控制器的虛擬化主要是日立的通用存儲平臺。

文件級虛擬化概述

　　和塊級虛擬化簡(jiǎn)化了SAN管理一樣，文件虛擬化消除了企業(yè)級NAS系統的復雜性和局限性。 我們都承認非結構化數據急劇增長(cháng)，并且IT很難控制那些數據，文件虛擬化這時(shí)幫了一個(gè)大忙。

　　文件虛擬化使物理文件服務(wù)器的基本細節和NAS設備抽象化，并跨那些物理設備創(chuàng )建了一個(gè)統一命名空間。命名空間指的是目錄和文件及其相應的數據結構。通常一個(gè)標準文件系統，如NTFS 文件系統，一個(gè)空間與一臺計算機或文件系統相關(guān)聯(lián)。通過(guò)把多文件系統和設備都統一到一個(gè)單獨的命名空間下，文件虛擬化提供了一個(gè)單一的文件和目錄，并為管理員提供了一個(gè)更易于管理數據的單控制點(diǎn)。

　　和存儲虛擬化帶來(lái)的好處一樣，文件虛擬化也可以在無(wú)間斷的情況下，把文件數據遷移到另一臺。存儲管理員可以在不影響用戶(hù)和應用的前提下，進(jìn)行NAS設備的日常維護以及舊設備的廢棄。

　　當文件虛擬化和集群技術(shù)相結合時(shí)，它的可擴展性和性能都顯著(zhù)提高。一個(gè)NAS集群可以提供數量級吞吐量(Mbps)命令和IOPS.高性能計算(高性能計算)應用，如地震處理，視頻渲染，科研仿真，很大程度上依賴(lài)于文件虛擬化技術(shù)為用戶(hù)提供可擴展的數據訪(fǎng)問(wèn)。

　　三種架構方法，只有文件虛擬化還處于起步階段。不同廠(chǎng)商的方法適用于不同的使用模式，沒(méi)有放之四海而皆準的。一般來(lái)說(shuō)，你會(huì )發(fā)現現在市場(chǎng)上三種不同的文件虛擬化方法：集成平臺的命名空間，集群存儲派生的命名空間和網(wǎng)絡(luò )虛擬的命名空間。

　　集成平臺的命名空間是主機文件系統的擴展。它們提供了一個(gè)特定的平臺。這一類(lèi)型的命名空間非常適合多站點(diǎn)協(xié)作，但他們往往缺乏文件控制，因此他們就限制在單一文件系統或操作系統內。 如博科StorageX，NFS v4和Microsoft分布式文件系統(DFS)。

　　集群存儲系統結合集群和先進(jìn)的文件系統技術(shù)，創(chuàng )建了一個(gè)可支持無(wú)限增多的NFS 和CIFS請求的模塊化可擴展系統。 這些集群系統是一個(gè)統一的，跨所有集群因素共享的命名空間。集群存儲系統非常適合高性能應用，把多文件服務(wù)器整合到一個(gè)單一的高可用性系統內。這些廠(chǎng)商主要包括Exanet，Isilon公司，NatApp公司(Data ONTAP GX)，惠普(PolyServe)公司。

　　網(wǎng)絡(luò )虛擬命名空間是由網(wǎng)絡(luò )設備(通常稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )文件管理器)創(chuàng )建的。網(wǎng)絡(luò )文件管理器存在于客戶(hù)端和NAS設備之間。 基本上充當路由器或交換機，這些設備在用戶(hù)和存儲之間展現一個(gè)虛擬的命名空間。 網(wǎng)絡(luò )虛擬命名空間非常適合用于分層存儲部署和其他的非中斷數據遷移情況。

　　總結：文件和塊存儲虛擬化可能是現在減輕數據風(fēng)暴最好的方法。 通過(guò)塊虛擬化和文件存儲環(huán)境，IT能夠取得更大的經(jīng)濟管理以及對異構存儲系統的集中執行和控制。 這些解決方案的道路是漫長(cháng)和艱難的，但這些技術(shù)最終趕上了我們的需要。