對比 數(shù)據(jù)存儲虛擬化的三種方法

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

要使"存儲公用設(shè)施"從理論走向?qū)嵱茫鎯ο到y(tǒng)必須滿足下列要求:

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

支持24×7小時的數(shù)據(jù)可用性。

高性能的數(shù)據(jù)訪問。

數(shù)據(jù)安全性--只允許有訪問權(quán)的用戶進行訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

平滑的存儲容量擴展--存儲網(wǎng)絡(luò)上添加存儲設(shè)備的過程對用戶透明，而且任何服務(wù)器都不需停機。

支持數(shù)據(jù)保護和恢復(fù)。

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

存儲系統(tǒng)在線重新配置--當(dāng)用戶請求新的存儲需求或要求訪問權(quán)限調(diào)整時，不會中斷其他用戶的數(shù)據(jù)訪問。

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

存儲協(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)存儲和服務(wù)器環(huán)境。

支持高可用性和高性能SAN存儲配置，例如指定主從鏡像和空閑驅(qū)動器、產(chǎn)生合成式驅(qū)動器、聯(lián)結(jié)多個存儲子系統(tǒng)構(gòu)成單一驅(qū)動器、實現(xiàn)集中管理以及靈活的存儲容量擴充。

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)生時及時通知管理員。

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

存儲設(shè)備的故障或任何在主機和存儲子系統(tǒng)路徑上的設(shè)備(例如路由器、主機適配器或交換機等)故障能夠觸發(fā)自動故障接替。

可以實現(xiàn)定時自動備份和恢復(fù)。

可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速緩存。

可以控制主機訪問不同的存儲設(shè)備分區(qū)。

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

從系統(tǒng)的觀點看，有三種主要的存儲虛擬化方法:

基于主機的虛擬存儲;

基于存儲設(shè)備的虛擬存儲;

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲。

方法1:基于主機的虛擬存儲

基于主機的虛擬存儲依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個或多個主機上，實現(xiàn)存儲虛擬化的控制和管理。由于控制軟件是運行在主機上，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，實際運行的性能不是很好?；谥鳈C的方法也有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因為有可能導(dǎo)致不經(jīng)意間越權(quán)訪問到受保護的數(shù)據(jù)。這種方法要求在主機上安裝適當(dāng)?shù)目刂栖浖?，因此一個主機的故障可能影響整個SAN系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的完整性。軟件控制的存儲虛擬化還可能由于不同存儲廠商軟硬件的差異而帶來不必要的互操作性開銷，所以這種方法的靈活性也比較差。

但是，因為不需要任何附加硬件，基于主機的虛擬化方法最容易實現(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，在主機和小型SAN結(jié)構(gòu)中有著良好的負載平衡機制。從這個意義上看，基于主機的存儲虛擬化是一種性價比不錯的方法。

方法2:基于存儲設(shè)備的虛擬化

基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化方法依賴于提供相關(guān)功能的存儲模塊。如果沒有第三方的虛擬軟件，基于存儲的虛擬化經(jīng)常只能提供一種不完全的存儲虛擬化解決方案。對于包含多廠商存儲設(shè)備的SAN存儲系統(tǒng)，這種方法的運行效果并不是很好。依賴于存儲供應(yīng)商的功能模塊將會在系統(tǒng)中排斥JBODS(Just a Bunch of Disks，簡單的硬盤組)和簡單存儲設(shè)備的使用，因為這些設(shè)備并沒有提供存儲虛擬化的功能。當(dāng)然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨的存儲供應(yīng)商。

基于存儲的虛擬化方法也有一些優(yōu)勢:在存儲系統(tǒng)中這種方法較容易實現(xiàn)，容易和某個特定存儲供應(yīng)商的設(shè)備相協(xié)調(diào)，所以更容易管理，同時它對用戶或管理人員都是透明的。但是，我們必須注意到，因為缺乏足夠的軟件進行支持，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

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化方法是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實現(xiàn)存儲虛擬化功能，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;如果是不對稱的，控制信息和數(shù)據(jù)走在不同的路徑上。在對稱的方式下，互聯(lián)設(shè)備可能成為瓶頸，但是多重設(shè)備管理和負載平衡機制可以減緩瓶頸的矛盾。同時，多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個設(shè)備發(fā)生故障時，也比較容易支持服務(wù)器實現(xiàn)故障接替。但是，這將產(chǎn)生多個SAN孤島，因為一個設(shè)備僅控制與它所連接的存儲系統(tǒng)。非對稱式虛擬存儲比對稱式更具有可擴展性，因為數(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)器上運行，使用標準操作系統(tǒng)，例如Windows、Sun Solaris、Linux或供應(yīng)商提供的操作系統(tǒng)。這種方法運行在標準操作系統(tǒng)中，具有基于主機方法的諸多優(yōu)勢--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改善系統(tǒng)的整體性能，能夠獲得比標準操作系統(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虛擬化方法的一些缺陷，因為它仍然需要一個運行在主機上的代理軟件或基于主機的適配器，任何主機的故障或不適當(dāng)?shù)闹鳈C配置都可能導(dǎo)致訪問到不被保護的數(shù)據(jù)。同時，在異構(gòu)操作系統(tǒng)間的互操作性仍然是一個問題。

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現(xiàn)存儲虛擬化功能。供應(yīng)商通常也提供運行在主機上的附加軟件來進一步增強存儲管理能力。在此方法中，路由器被放置于每個主機到存儲網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道中，用來截取網(wǎng)絡(luò)中任何一個從主機到存儲系統(tǒng)的命令。由于路由器潛在地為每一臺主機服務(wù)，大多數(shù)控制模塊存在于路由器的固件中，相對于基于主機和大多數(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主機上運行的代理服務(wù)器，這種方法比基于主機或基于設(shè)備的方法具有更好的安全性。當(dāng)連接主機到存儲網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時，仍然可能導(dǎo)致主機上的數(shù)據(jù)不能被訪問。但是只有聯(lián)結(jié)于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存儲系統(tǒng)。路由器的冗余可以支持動態(tài)多路徑，這也為上述故障問題提供了一個解決方法。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)商存儲環(huán)境之間提供互操作性。

誰能勝出?

每一種方法都由其優(yōu)缺點。

基于主機和基于存儲的方法對于初期的采用者來說魅力最大，因為他們不需要任何附加硬件，但對于異構(gòu)存儲系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的運行效果并不是很好。對于那些要求最大限度進行互操作的企業(yè)來說，基于交換機或基于路由器的方法可能更為恰當(dāng)。對那些要求更高可擴充性的用戶來說，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題，存儲虛擬化的功能較強，能減輕單一主機的負載，同時可獲得很好的可擴充性。

不同供應(yīng)商的存儲虛擬化實現(xiàn)方法不同，一些偏重于復(fù)制，一些擅長備份，而另外一些在恢復(fù)和訪問控制方面性能更為優(yōu)越。存儲管理軟件供應(yīng)商趨向于提供最完善的管理套餐。但是，多平臺的支持和最佳的性能特性并不容易達到最優(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驅(qū)動器上產(chǎn)生完全相同的副本。這個附加的副本有時也稱為快照，只存儲以前版本的數(shù)據(jù)。有時，在不同地理位置上存在的副本驅(qū)動器，通過IP相連能產(chǎn)生遠程或異步副本。

在存儲網(wǎng)絡(luò)中，存儲訪問控制經(jīng)常在分區(qū)(Zoning)式的主機和存儲系統(tǒng)中進行。只有屬于同一個分區(qū)的主機能夠訪問這個分區(qū)的存儲設(shè)備。主機和存儲設(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網(wǎng)絡(luò)相似。

分區(qū)有多種方法。隨著共享存儲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)常在交換機中實現(xiàn)，交換機內(nèi)部的訪問必須在指定的端口之間進行。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)生變動時，分區(qū)需要重新配置。這種方式有著明顯的缺陷，因為大多數(shù)情況下，即使交換機端口發(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)部磁盤子系統(tǒng)的控制器來實現(xiàn)，它允許整個或部分驅(qū)動器成為其數(shù)據(jù)出口，使得單一存儲子系統(tǒng)看起來好像是多驅(qū)動器和多主機。基于邏輯單元設(shè)備號掩碼(LUN masking)之上的分區(qū)在主機I/O控制器、主機軟件或路由器上得以實現(xiàn)。LUN 掩碼像一個過濾器，只允許主機訪問特定的存儲資源，它也允許一個存儲子系統(tǒng)中單一驅(qū)動器能夠?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"的錯覺，其實是各商家采取了不同的標準來定義"虛擬化"。供應(yīng)商之間技術(shù)的整合和合作隨時都可能發(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，以便清楚地了解自己需要的是什么。在評估虛擬化解決方案時，您應(yīng)該思考以下問題:

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

2. 適合于成百上千TB的數(shù)據(jù)存儲嗎?

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充嗎?

6. 安全可靠嗎?

(spn)