浅谈存储虚拟化

吴海洲

[摘要] 存储资源的大幅增长对管理带来了困难，一种解决方法就是存储虚拟化。虚拟化技术出现在了存储系统架构的各个层面：主机层、网络层和存储系统层。使用哪种虚拟化技术最合适？什么时候该采用什么虚拟化来解决问题？都取决于基础架构的规模、应用类型以及对系统的管理要求等因素。增加了部分存储系统的管理负担和定位问题发生的根本原因。存储虚拟化可以解决需求控制、应用程序和存储设备之间的绑定关系、跟踪可能出现的性能问题、存储空间的浪费等问题，并且通过多种方式来实现。

[关键词] 存储虚拟化、实施原因、管理原理、实施位置方法、实现方式

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

服务器虚拟化日益普遍的今天，随之带来的是存储需求的大量增长。分布不同、性质不同的存储资源使得管理越来越复杂化，存储资源未被充分利用的现象越来越普遍，部分存储花销的浪费可达50%。存储问题的范围包括运营上的复杂性到性能问题甚至是可用性的限制。这些问题中的大部分都起因于同样的根本问题：老旧的系统架构。这是因为大多数存储平台架构是在虚拟化技术出现之前开发出来的[1]。存储虚拟化是一种可以解决这种管理困难的方法，可以将不同存储作为单个集合的资源来进行识别、配置和管理，提高存储利用率，降低新增存储成本。它的设计思想是通过存储虚拟化软件对下层物理存储设备进行统一管理[2]，解决存储需求不可预见的持续膨胀式增长、以适应越来越庞大和复杂的网络存储系统、众多而异构的存储设备如何有效的统一管理和高效的利用， 屏蔽不同存储设备的差异性[3] 。

一、 存储虚拟化简介：

1、 存储虚拟化在存储系统和应用程序之间增加了软件控制，应用程序直接通过这个环节来进行数据调取，无需知道数据的保存方式。

2、 通过存储虚拟化，物理存储程序和应用程序不会直接相连，所以和应用程序无关的存储资源的中断不会降低此应用的可用性。

3、 存储虚拟化可以在无需中断应用和降低应用性能的状态下进行存储的更改或升级，减少了维护所需的存储宕机时间。

4、 存储虚拟化带来了额外增加的复杂性。新增的存储层随着虚拟化软件的更新，必须同时进行管理维护。另外，维护时将应用和存储位置进行重新关联的过程非常容易出错，实施时建议先在个别应用中局部部署，在慢慢扩大至整个应用环境。

二、 存储虚拟化的实施原因

部署存储虚拟化之前，主机、网络和阵列三者均有各自需要注意和加强的地方，所以除了从技术角度来衡量它们外，再将实际的环境因素、需求与预算考虑进去，会对存储虚拟化实施提供完整的准备工作。在哪里应用和实施都会话费大量的时间和金钱投资，但是通过存储虚拟化技术，可以大大提高存储利用率和存储的工作效率。

三、 存储虚拟化管理存储的原理

存储虚拟化主要包括集成透明的数据迁移、异构复制和设备仿真等功能，可以通过主服务器和网络交换机设备之间的数据通道实现这些功能。在网络层和存储层应用虚拟化，可以用一种通用的方式管理数据中心里的物理存储设备、阵列等，更易管理，高性能实现用户需求。使用存储虚拟化可以给所有的存储产品应用提供一个统一管理界面，如不同品牌存储的复制、镜像等应用，都可以使用该管理界面进行。

原始存储环境下，如果数据要从RAID-0转移到RAID-5，需要先备份数据，创建新的RAID-5 LUN，然后再将数据传送到这个LUN，这个过程本质上是对原来的数据进行了破坏。存储虚拟化解决了这些数据转移和整合问题，允许在异构之间进行复制。

四、 存储虚拟化实施的位置和方法

1、 存储虚拟化的实施位置取决于实施人的偏好、现有技术以及部署存储虚拟化的对象。

2、 应用程序及其存储要求基本基于以下三种技术：带内架构（在数据通道中）、带外架构（拥有代理服务器和元数据控制器，在数据通道外）、分离路径（带内和带外的结合体），分别有各自的优势。目前传统存储系统基本都采用带内方法来实施存储虚拟化，主要在主服务器和存储设备之间实现虚拟功能。

3、 选择实施方案时需要注意：哪些硬件平台支持分离路径技术；哪些软件支持存储服务模块并且具有互操作性；相关功能端口部署虚拟化；避免溢出；具有性能、连接、管理、功能和恢复的扩展性等。

五、 实现存储虚拟化的方式

1、 混合软件方式。通过存储控制器对自有和外部的存储系统做虚拟化，是部分使用者的需求，他们需要将多种混合的存储虚拟化和SRM软件来实现存储系统架构内的多节点虚拟化和数据管理。

2、 基于主机的方式。虚拟化并管理存在的多种存储系统，可以使用支持的软件系统，通过主机端对存储资源来进行。

3、 单一供应商方式。顾名思义，就是指所有存储系统组件都来自于同一供应商，通过相匹配的路径管理软件等进行统一管理使用。需要注意的是，若想在安装某个品牌路径管理软件后，在要加入其他品牌的存储系统或虚拟化产品就会变得非常困难。

六、 存储虚拟化的发展

超融合基础架构的迅速发展使得管理员可以在更多的存储虚拟化解决方案当中进行选择。意味着既利用融合基础架构的现有优势，又增加了额外的软件层，将计算、网络和存储等资源封装在单个容器当中，而不是以基础组件的形式提供。这种“分散式”存储架构能够降低专用存储架构和网络的复杂性。在降低本地存储开销的同时，提供许多高级特性，比如复制和去重复化。

从存储的角度来说，超融合基础架构更加引人关注。从硬件角度来说，将计算、网络和存储集中到相同的平台当中是一种理想的迁移方式。此外，将存储控制器由硬件组件转变成为软件服务（可以由管理员进行控制，不需要长时间培训）也是一种合理并且受欢迎的做法。对于存储来说，厂商应该实现产品在成本、灵活性和性能表现之间的最佳平衡。作为用户，我们有多种选择，不论是在存储还是超级融合领域当中。

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

[2] 云计算中的存储虚拟化技術应用 顾景民 李芳 科技视界 2016年20期

[3] 存储虚拟化技术的研究 谭生龙 微计算机应用 2010年01期