儲存虛擬化

2021-08-27 06:22:08 字數 4602 閱讀 2811

儲存虛擬化作為實現雲儲存平台的一項基本技術,占有了不可或缺的技術地位。目前,隨著世界各地的大型資料中心的不斷湧現,儲存虛擬化技術的應用更是受到廣大儲存使用者的青睞。

儲存虛擬化是通過在物理或虛擬伺服器與現有物理儲存之間建立虛擬抽象層來實現的。一旦執行了儲存虛擬化,資料的物理位置就變得透明了。儲存資源的供給可以跨越所有儲存廠商的硬體,以相同的方式完成。儲存可以進行分級,資料可以在分級儲存中自動儲存,同時,應用程式在不停機的情況下保證持續執行。

企業可以將儲存空間用於其它的資料服務,如持續的保護與恢復等,從而幫助企業避免了由於構建用於災難恢復的資料中心而帶來的昂貴成本投入。以 falconstor智慧型的儲存虛擬化解決方案為例,它幫助使用者整合了光纖、iscsi、甚至infiniband的儲存資源,並提供簡單而集中的管理能力,通過thin provisioning及wan優化複製等功能,幫助企業節約儲存成本、高效利用儲存資源,並為企業帶來了經濟高效的遠端備份與恢復能力。

儲存虛擬化技術以安全和優化的方式簡化並共享資料。由於資料的物理位置不再那麼重要(保證安全的前提下),一些通常由 it 部門內部管理的功能可以輕鬆地由外部服務商來提供,企業的it部門可以將工作重點放在更加核心的應用程式和功能上。

儲存虛擬化與伺服器虛擬化協同應用則為企業的cio們帶來了更強大的能量,高效、優化的it架構,幫助企業降低成本的同時,也為企業帶來了更為強大的資料服務,如資源供給、保護、複製及資料恢復。經過簡化的it架構在耗電、製冷、資料中心占地和持續執行方面都達到了綠色it的要求。當所有這些結果都加在一起,我們的結論已經非常清晰:儲存虛擬化對於企業資料中心整合非常重要。

到底儲存虛擬化能為雲儲存平台的搭建帶來怎樣的效益呢?下面我們就來揭開儲存虛擬化的面紗,看看它是如何打造高效可靠雲儲存平台的。

大幅度提高硬體資源的使用效率

儲存虛擬化技術充分實現了儲存資源的異構整合。每年裝置淘汰更新換代都會造成大量硬體裝置的浪費,而且高昂的新裝置採購成本無疑也成為使用者面臨的難題。儲存虛擬化整合異構平台,充分利用原有裝置,解決了資料容量增長擴充、硬體公升級時面臨的成本限制問題,這一優勢也越來越成為儲存虛擬化技術被廣泛青睞的核心因素之一。除此之外,儲存虛擬化能實現將儲存資源按需分配,合理利用資料儲存空間,極大地提高了各種硬體系統資源的使用效率。同時,儲存虛擬化可以提供資料分層儲存,將不同讀寫速度的儲存介質分為不同級別,比如,熱點資料儲存在訪問速度快的物理裝置中,這樣就充分保障了硬體裝置效率最大化。

大幅度簡化系統管理的複雜度

不同廠商、不同架構的儲存裝置給裝置管理人員帶來很多不便,如今,雲儲存平台通過儲存虛擬化技術,使整個系統平台管理變得更集中、更簡單,減少管理人員的工作負擔;同時,伺服器、儲存和網路的自動化操作也減少了大量的潛在的人為錯誤,保障了系統的可靠性。裝置集中化和標準化不僅為客戶減少不必要的麻煩,還為客戶實際執行環境帶來更多的價值,各種裝置的配置管理、資料安全管理、業務連續性管理、容量管理、執行管理、效能管理等等都可以集中化。

大幅度增強雲儲存平台的可靠性

從系統的觀點看,有三種主要的儲存虛擬化方法:

基於主機的虛擬儲存;  

基於儲存裝置的虛擬儲存;

基於網路的虛擬儲存。

方法1:基於主機的虛擬儲存

基於主機的虛擬儲存依靠於**或治理軟體,它們安裝在乙個或多個主機上,實現儲存虛擬化的控制和治理。由於控制軟體是執行在主機上,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,實際執行的效能不是很好。基於主機的方法也有可能影響到系統的穩定性和安全性,由於有可能導致不經意間越權訪問到受保護的資料。這種方法要求在主機上安裝適當的控制軟體,因此乙個主機的故障可能影響整個san系統中資料的完整性。軟體控制的儲存虛擬化還可能由於不同儲存廠商軟硬體的差異而帶來不必要的互操縱性開銷,所以這種方法的靈活性也比較差。

但是,由於不需要任何附加硬體,基於主機的虛擬化方法最容易實現,其裝置本錢最低。使用這種方法的供給商趨向於成為儲存治理領域的軟體廠商,而且目前已經有成熟的軟體產品。這些軟體可以提供便於使用的圖形介面,方便地用於san的治理和虛擬化,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,基於主機的儲存虛擬化是一種價效比不錯的方法。

方法2:基於儲存裝置的虛擬化

基於儲存裝置的儲存虛擬化方法依靠於提供相關功能的儲存模組。假如沒有第三方的虛擬軟體,基於儲存的虛擬化經常只能提供一種不完全的儲存虛擬化解決方案。對於包含多廠商儲存裝置的san儲存系統,這種方法的執行效果並不是很好。依靠於儲存供給商的功能模組將會在系統中排斥jbods(justabunchofdisks,簡單的硬碟組)和簡單儲存裝置的使用,由於這些裝置並沒有提供儲存虛擬化的功能。當然,利用這種方法意味著終極將鎖定某一家單獨的儲存供給商。

基於儲存的虛擬化方法也有一些上風:在儲存系統中這種方法較輕易實現,輕易和某個特定儲存供給商的裝置相協調,所以更輕易治理,同時它對使用者或治理職員都是透明的。但是,我們必須留意到,由於缺乏足夠的軟體進行支援,這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監控。

方法3:基於網路的虛擬儲存

基於網路的虛擬化方法是在網路裝置之間實現儲存虛擬化功能,具體有下面幾種方式:

1.基於互聯裝置的虛擬化

基於互聯裝置的方法假如是對稱的,那麼控制資訊和資料走在同一條通道上;假如是不對稱的,控制資訊和資料走在不同的路徑上。在對稱的方式下,互聯裝置可能成為瓶頸,但是多重裝置治理和負載平衡機制可以減緩瓶頸的矛盾。同時,多重裝置治理環境中,當乙個裝置發生故障時,也比較輕易支援伺服器實現故障接替。但是,這將產生多個san孤島,由於乙個裝置僅控制與它所連線的儲存系統。非對稱式虛擬儲存比對稱式更具有可擴充套件性,由於資料和控制資訊的路徑是分離的。

基於互聯裝置的虛擬化方法能夠在專用伺服器上執行,使用標準操縱系統,例如windows、sunsolaris、linux或供給商提供的操縱系統。這種方法執行在標準操縱系統中,具有基於主機方法的諸多上風--易使用、裝置便宜。很多基於裝置的虛擬化提供商也提供附加的功能模組來改善系統的整體效能,能夠獲得比標準操縱系統更好的效能和更完善的功能,但需要更高的硬體本錢。   

但是,基於裝置的方法也繼續了基於主機虛擬化方法的一些缺陷,由於它仍然需要乙個執行在主機上的**軟體或基於主機的介面卡,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資料。同時,在異構操縱系統間的互操縱性仍然是乙個題目。

2.基於路由器的虛擬化

基於路由器的方法是在路由器韌體上實現儲存虛擬化功能。供給商通常也提供執行在主機上的附加軟體來進一步增強儲存治理能力。在此方法中,路由器被放置於每個主機到儲存網路的資料通道中,用來擷取網路中任何乙個從主機到儲存系統的命令。由於路由器潛伏地為每一台主機服務,大多數控制模組存在於路由器的韌體中,相對於基於主機和大多數基於互聯裝置的方法,這種方法的效能更好、效果更佳。由於不依靠於在每個主機上執行的**伺服器,這種方法比基於主機或基於裝置的方法具有更好的安全性。當連線主機到儲存網路的路由器出現故障時,仍然可能導致主機上的資料不能被訪問。但是只有聯結於故障路由器的主機才會受到影響,其他主機仍然可以通過其他路由器訪問儲存系統。路由器的冗餘可以支援動態多路徑,這也為上述故障題目提供了乙個解決方法。由於路由器經常作為協議轉換的橋梁,基於路由器的方法也可以在異構操縱系統和多供給商儲存環境之間提供互操縱性。

誰能勝出?

每一種方法都有其優缺點。對比如下圖所示:

基於主機和基於儲存的方法對於初期的採用者來說魅力最大,由於他們不需要任何附加硬體,但對於異構儲存系統和操縱系統而言,系統的執行效果並不是很好。對於那些要求最大限度進行互操縱的企業來說,基於交換機或基於路由器的方法可能更為恰當。對那些要求更高可擴充性的使用者來說,基於路由器的方法是最優選擇。基於互聯裝置的方法處於兩者之間,它迴避了一些安全性題目,儲存虛擬化的功能較強,能減輕單一主機的負載,同時可獲得很好的可擴充性。  

不同供給商的儲存虛擬化實現方法不同,一些偏重於複製,一些擅長備份,而另外一些在恢復和訪問控制方面效能更為優越。儲存治理軟體供給商趨向於提供最完善的治理**。但是,多平台的支援和最佳的效能特性並不輕易達到最優。

在資料複製方面已經發展出多種映象方法。很多儲存供給商提供三層映象結構,veritas公司甚至能夠提供四層映象結構。映象在一些方面受到推崇,全面映象能在另乙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,只儲存以前版本的資料。有時,在不同地理位置上存在的副本驅動器,通過ip相連能產生遠端或非同步副本。

在儲存網路中,儲存訪問控制經常在分割槽(zoning)式的主機和儲存系統中進行。只有屬於同乙個分割槽的主性能夠訪問這個分割槽的儲存裝置。主機和儲存裝置經常是多分割槽的一員。分割槽制的理念與虛擬專用儲存網路相似。

分割槽有多種方法。隨著共享儲存的粒度和治理難易程度不同,分割槽方法的差異很大。基於埠的分割槽經常在交換機中實現,交換機內部的訪問必須在指定的埠之間進行。這種分割槽的特色是分割槽之間不能重疊。當指定的埠分割槽成員發生變動時,分割槽需要重新配置。這種方式有著明顯的缺陷,由於大多數情況下,即使交換機埠發生調整,也不答應改變分割槽成員的一致性。

子系統分割槽或捲對映經常由內部磁碟子系統的控制器來實現,它答應整個或部分驅動器成為其資料出口,使得單一儲存子系統看起來似乎是多驅動器和多主機。基於邏輯單元裝置號掩碼(lunmasking)之上的分割槽在主機i/o控制器、主機軟體或路由器上得以實現。lun掩碼像乙個過濾器,只答應主機訪問特定的儲存資源,它也答應乙個儲存子系統中單一驅動器能夠屬於不同的分割槽,從而產生裝置層面的分割槽。

儲存虛擬化功能的複雜性很輕易在很多供給商中產生一種"人人都能做虛擬化"的錯覺,實在是各商家採取了不同的標準來定義"虛擬化"。供給商之間技術的整合和合作隨時都可能發生。因此要求資料中心經理們具備良好的技術知識,以便清楚地了解自己需要的是什麼。

雲儲存(三) 儲存虛擬化

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