對(duì)比 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)虛擬化的三種方法

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光纖通道的引入為分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用掃清了道路，使得異構(gòu)主機(jī)能夠在分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享。"存儲(chǔ)公用設(shè)施模型"要求存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理處于集中控制之下，同時(shí)允許分布于不同地理位置的主機(jī)能夠訪問(wèn)集中管理的數(shù)據(jù)，用戶不必考慮存儲(chǔ)設(shè)備的布局方式、采用何種存儲(chǔ)系統(tǒng)以及資源如何配置。同時(shí)，用戶也會(huì)有一種強(qiáng)烈的安全感，確信未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)將會(huì)遭到嚴(yán)禁。

要使"存儲(chǔ)公用設(shè)施"從理論走向?qū)嵱?，存?chǔ)系統(tǒng)必須滿足下列要求:

支持從異構(gòu)主機(jī)到異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)的透明訪問(wèn)。即服務(wù)器可以運(yùn)行異構(gòu)操作系統(tǒng),例如Sun Solaris、HP-UX、Windows或Linux等等。存儲(chǔ)設(shè)備可以來(lái)自不同的供應(yīng)商，無(wú)論是EMC、康柏、Sun還是戴爾公司的存儲(chǔ)設(shè)備，都可以順利地接入系統(tǒng)。

支持24×7小時(shí)的數(shù)據(jù)可用性。

高性能的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

數(shù)據(jù)安全性--只允許有訪問(wèn)權(quán)的用戶進(jìn)行訪問(wèn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

平滑的存儲(chǔ)容量擴(kuò)展--存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上添加存儲(chǔ)設(shè)備的過(guò)程對(duì)用戶透明，而且任何服務(wù)器都不需停機(jī)。

支持?jǐn)?shù)據(jù)保護(hù)和恢復(fù)。

透明的數(shù)據(jù)遷移--由于系統(tǒng)故障或者存儲(chǔ)系統(tǒng)重新配置所進(jìn)行的數(shù)據(jù)遷移不改變用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)的方式。

存儲(chǔ)系統(tǒng)在線重新配置--當(dāng)用戶請(qǐng)求新的存儲(chǔ)需求或要求訪問(wèn)權(quán)限調(diào)整時(shí)，不會(huì)中斷其他用戶的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

存儲(chǔ)虛擬化是支持存儲(chǔ)公用設(shè)施模型的關(guān)鍵技術(shù)，是安全可靠的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)池，可以適應(yīng)和包容豐富多樣、迅速發(fā)展的存儲(chǔ)設(shè)備，具備為異構(gòu)服務(wù)器和客戶機(jī)提供服務(wù)的能力。因此，虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)必須具備下列功能:

存儲(chǔ)協(xié)議的自由轉(zhuǎn)換，例如從SCSI到光纖通道協(xié)議或者從SSA到光纖通道協(xié)議，能夠支持異構(gòu)存儲(chǔ)和服務(wù)器環(huán)境。

支持高可用性和高性能SAN存儲(chǔ)配置，例如指定主從鏡像和空閑驅(qū)動(dòng)器、產(chǎn)生合成式驅(qū)動(dòng)器、聯(lián)結(jié)多個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)構(gòu)成單一驅(qū)動(dòng)器、實(shí)現(xiàn)集中管理以及靈活的存儲(chǔ)容量擴(kuò)充。

具有可視性和可管理性，能夠在更新和恢復(fù)等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)及時(shí)通知管理員。

通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)n路鏡像、快照和異步遠(yuǎn)程拷貝等數(shù)據(jù)復(fù)制操作。

存儲(chǔ)設(shè)備的故障或任何在主機(jī)和存儲(chǔ)子系統(tǒng)路徑上的設(shè)備(例如路由器、主機(jī)適配器或交換機(jī)等)故障能夠觸發(fā)自動(dòng)故障接替。

可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)自動(dòng)備份和恢復(fù)。

可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速緩存。

可以控制主機(jī)訪問(wèn)不同的存儲(chǔ)設(shè)備分區(qū)。

自從存儲(chǔ)虛擬化成為熱點(diǎn)技術(shù)以來(lái)，許多供應(yīng)商開(kāi)始采用不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬功能，但其完整性和容量水平有所差異。

從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，有三種主要的存儲(chǔ)虛擬化方法:

基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ);

基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ);

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)。

方法1:基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)

基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個(gè)或多個(gè)主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化的控制和管理。由于控制軟件是運(yùn)行在主機(jī)上，這就會(huì)占用主機(jī)的處理時(shí)間。因此，這種方法的可擴(kuò)充性較差，實(shí)際運(yùn)行的性能不是很好?；谥鳈C(jī)的方法也有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因?yàn)橛锌赡軐?dǎo)致不經(jīng)意間越權(quán)訪問(wèn)到受保護(hù)的數(shù)據(jù)。這種方法要求在主機(jī)上安裝適當(dāng)?shù)目刂栖浖?，因此一個(gè)主機(jī)的故障可能影響整個(gè)SAN系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的完整性。軟件控制的存儲(chǔ)虛擬化還可能由于不同存儲(chǔ)廠商軟硬件的差異而帶來(lái)不必要的互操作性開(kāi)銷，所以這種方法的靈活性也比較差。

但是，因?yàn)椴恍枰魏胃郊佑布谥鳈C(jī)的虛擬化方法最容易實(shí)現(xiàn)，其設(shè)備成本最低。使用這種方法的供應(yīng)商趨向于成為存儲(chǔ)管理領(lǐng)域的軟件廠商，而且目前已經(jīng)有成熟的軟件產(chǎn)品。這些軟件可以提供便于使用的圖形接口，方便地用于SAN的管理和虛擬化，在主機(jī)和小型SAN結(jié)構(gòu)中有著良好的負(fù)載平衡機(jī)制。從這個(gè)意義上看，基于主機(jī)的存儲(chǔ)虛擬化是一種性價(jià)比不錯(cuò)的方法。

方法2:基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化

基于存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)虛擬化方法依賴于提供相關(guān)功能的存儲(chǔ)模塊。如果沒(méi)有第三方的虛擬軟件，基于存儲(chǔ)的虛擬化經(jīng)常只能提供一種不完全的存儲(chǔ)虛擬化解決方案。對(duì)于包含多廠商存儲(chǔ)設(shè)備的SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)，這種方法的運(yùn)行效果并不是很好。依賴于存儲(chǔ)供應(yīng)商的功能模塊將會(huì)在系統(tǒng)中排斥JBODS(Just a Bunch of Disks，簡(jiǎn)單的硬盤(pán)組)和簡(jiǎn)單存儲(chǔ)設(shè)備的使用，因?yàn)檫@些設(shè)備并沒(méi)有提供存儲(chǔ)虛擬化的功能。當(dāng)然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨(dú)的存儲(chǔ)供應(yīng)商。

基于存儲(chǔ)的虛擬化方法也有一些優(yōu)勢(shì):在存儲(chǔ)系統(tǒng)中這種方法較容易實(shí)現(xiàn)，容易和某個(gè)特定存儲(chǔ)供應(yīng)商的設(shè)備相協(xié)調(diào)，所以更容易管理，同時(shí)它對(duì)用戶或管理人員都是透明的。但是，我們必須注意到，因?yàn)槿狈ψ銐虻能浖M(jìn)行支持，這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監(jiān)控。

方法3:基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化方法是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化功能，具體有下面幾種方式:

1. 基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬化

基于互聯(lián)設(shè)備的方法如果是對(duì)稱的，那么控制信息和數(shù)據(jù)走在同一條通道上;如果是不對(duì)稱的，控制信息和數(shù)據(jù)走在不同的路徑上。在對(duì)稱的方式下，互聯(lián)設(shè)備可能成為瓶頸，但是多重設(shè)備管理和負(fù)載平衡機(jī)制可以減緩瓶頸的矛盾。同時(shí)，多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，也比較容易支持服務(wù)器實(shí)現(xiàn)故障接替。但是，這將產(chǎn)生多個(gè)SAN孤島，因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)備僅控制與它所連接的存儲(chǔ)系統(tǒng)。非對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)比對(duì)稱式更具有可擴(kuò)展性，因?yàn)閿?shù)據(jù)和控制信息的路徑是分離的。

基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬化方法能夠在專用服務(wù)器上運(yùn)行，使用標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)，例如Windows、Sun Solaris、Linux或供應(yīng)商提供的操作系統(tǒng)。這種方法運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)中，具有基于主機(jī)方法的諸多優(yōu)勢(shì)--易使用、設(shè)備便宜。許多基于設(shè)備的虛擬化提供商也提供附加的功能模塊來(lái)改善系統(tǒng)的整體性能，能夠獲得比標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)更好的性能和更完善的功能，但需要更高的硬件成本。

但是，基于設(shè)備的方法也繼承了基于主機(jī)虛擬化方法的一些缺陷，因?yàn)樗匀恍枰粋€(gè)運(yùn)行在主機(jī)上的代理軟件或基于主機(jī)的適配器，任何主機(jī)的故障或不適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)配置都可能導(dǎo)致訪問(wèn)到不被保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，在異構(gòu)操作系統(tǒng)間的互操作性仍然是一個(gè)問(wèn)題。

3. 基于路由器的虛擬化

基于路由器的方法是在路由器固件上實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化功能。供應(yīng)商通常也提供運(yùn)行在主機(jī)上的附加軟件來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)存儲(chǔ)管理能力。在此方法中，路由器被放置于每個(gè)主機(jī)到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道中，用來(lái)截取網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)從主機(jī)到存儲(chǔ)系統(tǒng)的命令。由于路由器潛在地為每一臺(tái)主機(jī)服務(wù)，大多數(shù)控制模塊存在于路由器的固件中，相對(duì)于基于主機(jī)和大多數(shù)基于互聯(lián)設(shè)備的方法，這種方法的性能更好、效果更佳。由于不依賴于在每個(gè)主機(jī)上運(yùn)行的代理服務(wù)器，這種方法比基于主機(jī)或基于設(shè)備的方法具有更好的安全性。當(dāng)連接主機(jī)到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時(shí)，仍然可能導(dǎo)致主機(jī)上的數(shù)據(jù)不能被訪問(wèn)。但是只有聯(lián)結(jié)于故障路由器的主機(jī)才會(huì)受到影響，其他主機(jī)仍然可以通過(guò)其他路由器訪問(wèn)存儲(chǔ)系統(tǒng)。路由器的冗余可以支持動(dòng)態(tài)多路徑，這也為上述故障問(wèn)題提供了一個(gè)解決方法。由于路由器經(jīng)常作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁，基于路由器的方法也可以在異構(gòu)操作系統(tǒng)和多供應(yīng)商存儲(chǔ)環(huán)境之間提供互操作性。

誰(shuí)能勝出?

每一種方法都由其優(yōu)缺點(diǎn)。

基于主機(jī)和基于存儲(chǔ)的方法對(duì)于初期的采用者來(lái)說(shuō)魅力最大，因?yàn)樗麄儾恍枰魏胃郊佑布?，但?duì)于異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的運(yùn)行效果并不是很好。對(duì)于那些要求最大限度進(jìn)行互操作的企業(yè)來(lái)說(shuō)，基于交換機(jī)或基于路由器的方法可能更為恰當(dāng)。對(duì)那些要求更高可擴(kuò)充性的用戶來(lái)說(shuō)，基于路由器的方法是最優(yōu)選擇。基于互聯(lián)設(shè)備的方法處于兩者之間，它回避了一些安全性問(wèn)題，存儲(chǔ)虛擬化的功能較強(qiáng)，能減輕單一主機(jī)的負(fù)載，同時(shí)可獲得很好的可擴(kuò)充性。

不同供應(yīng)商的存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)方法不同，一些偏重于復(fù)制，一些擅長(zhǎng)備份，而另外一些在恢復(fù)和訪問(wèn)控制方面性能更為優(yōu)越。存儲(chǔ)管理軟件供應(yīng)商趨向于提供最完善的管理套餐。但是，多平臺(tái)的支持和最佳的性能特性并不容易達(dá)到最優(yōu)。

在數(shù)據(jù)復(fù)制方面已經(jīng)發(fā)展出多種鏡像方法。許多存儲(chǔ)供應(yīng)商提供三層鏡像結(jié)構(gòu)，Veritas公司甚至能夠提供四層鏡像結(jié)構(gòu)。鏡像在一些方面受到推崇，全面鏡像能在另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器上產(chǎn)生完全相同的副本。這個(gè)附加的副本有時(shí)也稱為快照，只存儲(chǔ)以前版本的數(shù)據(jù)。有時(shí)，在不同地理位置上存在的副本驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)IP相連能產(chǎn)生遠(yuǎn)程或異步副本。

在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中，存儲(chǔ)訪問(wèn)控制經(jīng)常在分區(qū)(Zoning)式的主機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)中進(jìn)行。只有屬于同一個(gè)分區(qū)的主機(jī)能夠訪問(wèn)這個(gè)分區(qū)的存儲(chǔ)設(shè)備。主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備經(jīng)常是多分區(qū)的一員。分區(qū)制的理念與虛擬專用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)相似。

分區(qū)有多種方法。隨著共享存儲(chǔ)的粒度和管理難易程度不同，分區(qū)方法的差異很大?；诙丝诘姆謪^(qū)經(jīng)常在交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)，交換機(jī)內(nèi)部的訪問(wèn)必須在指定的端口之間進(jìn)行。這種分區(qū)的特色是分區(qū)之間不能重疊。當(dāng)指定的端口分區(qū)成員發(fā)生變動(dòng)時(shí)，分區(qū)需要重新配置。這種方式有著明顯的缺陷，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下，即使交換機(jī)端口發(fā)生調(diào)整，也不允許改變分區(qū)成員的一致性。

子系統(tǒng)分區(qū)或卷映射經(jīng)常由內(nèi)部磁盤(pán)子系統(tǒng)的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，它允許整個(gè)或部分驅(qū)動(dòng)器成為其數(shù)據(jù)出口，使得單一存儲(chǔ)子系統(tǒng)看起來(lái)好像是多驅(qū)動(dòng)器和多主機(jī)。基于邏輯單元設(shè)備號(hào)掩碼(LUN masking)之上的分區(qū)在主機(jī)I/O控制器、主機(jī)軟件或路由器上得以實(shí)現(xiàn)。LUN 掩碼像一個(gè)過(guò)濾器，只允許主機(jī)訪問(wèn)特定的存儲(chǔ)資源，它也允許一個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)中單一驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)儆诓煌姆謪^(qū)，從而產(chǎn)生設(shè)備層面的分區(qū)。

存儲(chǔ)虛擬化功能的復(fù)雜性很容易在許多供應(yīng)商中產(chǎn)生一種"人人都能做虛擬化"的錯(cuò)覺(jué)，其實(shí)是各商家采取了不同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義"虛擬化"。供應(yīng)商之間技術(shù)的整合和合作隨時(shí)都可能發(fā)生。因此要求數(shù)據(jù)中心經(jīng)理們具備良好的技術(shù)知識(shí)，以便清楚地了解自己需要的是什么。在評(píng)估虛擬化解決方案時(shí)，您應(yīng)該思考以下問(wèn)題:

1. 能夠支持異構(gòu)操作系統(tǒng)和不同的存儲(chǔ)供應(yīng)商嗎?

2. 適合于成百上千TB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)嗎?

3. 便于管理嗎?

4. 能提供方便的分區(qū)管理嗎?

5. 能支持靈活的容量擴(kuò)充嗎?

6. 安全可靠嗎?

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