網(wǎng)絡存儲如何實現(xiàn)存儲虛擬化

存儲虛擬化又成為了網(wǎng)絡存儲領域的一個熱門話題，但同網(wǎng)絡存儲領域所存在的許多其他問題一樣，眾說紛紜，沒有較為統(tǒng)一的看法，其中也不乏概念上的混淆。從另一個側面來看，也表明了網(wǎng)絡存儲尚處在快速發(fā)展時期，有很多問題還值得人們在實踐中進一步去探討。本文所提及的存儲虛擬化，僅涉及與網(wǎng)絡存儲相關的范疇。

“存儲虛擬化”并不是近期才提出的一個新概念，它是伴隨著大型計算機的產(chǎn)生、發(fā)展而出現(xiàn)的一個較為經(jīng)典的概念，但隨著網(wǎng)絡存儲的興起，在新的領域中，存儲虛擬化又被賦予了全新的解讀，不過從存儲的核心功能來看，其本質是具有延續(xù)性的。

存儲虛擬化的概念

從廣義的角度看，存儲具有兩大特性: 其一，它是具有存取數(shù)據(jù)功能的載體; 其二，它具有可管理性。

存儲虛擬化是物理存儲的邏輯表示方法，是在服務器與存儲之間設置的一個抽象層，服務器被綁定到邏輯抽象層上。于是，無論何時如果需要都可以改變所連接的物理存儲，典型的如陣列的替換、層次化存儲等，而不會影響應用對這個存儲的訪問。存儲虛擬化也正是緊緊圍繞著這兩個主要方面展開的。

從狹義的角度看，存儲是具有兩個訪問通道的實體，數(shù)據(jù)通道和管理通道就是對此的簡單描述。二者在物理上可以是聚合的，也可以是分離的，而存儲虛擬化就相應地發(fā)生在這兩個通道上。

在理論上可以認為，相對于原存儲實體，新的存儲實體在數(shù)據(jù)和管理通道上所進行的任何非恒等的轉換，都是一種存儲虛擬化方法。概括地講，所謂存儲虛擬化可以簡單地描述為: 新存儲實體對原存儲實體的存儲資源(如存儲的讀寫方式、連接方式、存儲的規(guī)格或結構等)和存儲管理(如統(tǒng)一、分散管理)進行變化和轉換的過程稱為存儲虛擬化。

存儲虛擬化的技術分類

一般認為存儲虛擬化是有所特指的，大致可以從以下兩大類來劃分:

存儲資源的虛擬化

● 存儲的規(guī)格或結構

從早期的磁盤分區(qū)到現(xiàn)在具有復雜結構的磁盤陣列，對存儲規(guī)格或結構的虛擬化始終作為一種最基本的虛擬化形式而不斷發(fā)展，這是存儲虛擬化的一個最為基本的特性之一——可分性。

屬于這一類的存儲虛擬化產(chǎn)物有: RAID、虛擬網(wǎng)絡磁盤等，在可以預見的未來，這類存儲虛擬化方式將伴隨著人們對塊存儲的需求，以及對存儲安全性與性能的不懈追求仍將長期存在，并且適度發(fā)展。

在結構虛擬化方面，設備冗余和資源空洞是兩個完全不同的類型，設備冗余可以實現(xiàn)同步、異步鏡像等，而資源空洞主要采用寫時分配的技術，在提高資源利用率方面表現(xiàn)更為突出，它能夠使得呈現(xiàn)給主機的邏輯卷遠大于實際的物理存儲; 而快照技術更是實現(xiàn)了源和快照依賴于相同的存儲資源，形成一種典型的一個虛擬多個的方式。

● 讀寫方式

到目前為止，存儲的讀寫方式可以歸納為四種主要形式: 塊讀寫方式、文件讀寫方式、對象讀寫方式和鍵值搜索讀寫方式，四種形式依次遞進(如圖示意)，對存儲的抽象層次不斷提高，使得應用(程序等)對存儲的依賴程度逐漸降低，存儲的智能性不斷提升，進而也就不同程度地實現(xiàn)存儲與應用的分離。在本質上，也就逐步實現(xiàn)了在計算機系統(tǒng)中，處于不活躍地位的存儲與處于活躍地位的計算之間的分離，而歸根結底，其源動力來自于人們對數(shù)據(jù)共享效率不斷提高的需求。

可以看出，存儲讀寫方式的演進，在客觀上也對存儲規(guī)格和結構的發(fā)展提出了要求，但存儲讀寫方式的演進并不依存于存儲規(guī)格和結構的發(fā)展。

在相當長的一段時間內，塊讀寫方式和文件讀寫方式都將繼續(xù)占據(jù)主流的地位，而其他兩種方式由于受到應用模式和存儲發(fā)展等某些關鍵技術的制約，仍將處于產(chǎn)品的緩慢發(fā)展和研究的相對快速發(fā)展的矛盾過程中?？梢灶A見，隨著對象文件系統(tǒng)、對象操作系統(tǒng)、存儲網(wǎng)格以及搜索引擎和數(shù)據(jù)安全等技術的不斷發(fā)展，基于對象讀寫方式和鍵值搜索讀寫方式的存儲設備、存儲系統(tǒng)、存儲服務將成長為主流方式。

● 連接方式

網(wǎng)絡存儲的連接方式主要有Fibre Channel(FC)、InfiniBand(IB)、IP三種。三種方式各具特色，但總的來說，F(xiàn)C設備在高端存儲系統(tǒng)采用較多; IB設備的高帶寬和高吞吐率在高性能計算領域有相當?shù)膬?yōu)勢，但經(jīng)歷了Intel、微軟放棄支持和戴爾、IBM與Sun宣布支持的一落一起之后，IB的發(fā)展還不明朗; 在性能和標準的制約下，IP網(wǎng)絡存儲長時間在中低端市場徘徊，但由于無處不在的IP網(wǎng)絡和其極具誘惑力的價格，近乎無限的延伸擴展能力，以及傳輸標準和正在快速提升的硬件性能，可以預見IP存儲的市場將會作為企業(yè)存儲解決方案的主要選擇之一。

不同的存儲連接方式，也對應著不同的存儲特性，存儲虛擬化技術可以以融合多種連接方式(包括上述三種方式)的優(yōu)勢，更好地滿足應用的需求。

存儲管理的虛擬化

● 集中管理

網(wǎng)絡存儲發(fā)展到今天，出現(xiàn)了很強的旨在體現(xiàn)集中管理的聚合趨勢，大型存儲系統(tǒng)和超大型的存儲系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，高性能、高可用、高數(shù)據(jù)安全性和大容量成為其主要的發(fā)展目標。但伴隨而來的是存儲管理的復雜性也一升再升，不同的存儲系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)有效地級聯(lián)(管理方面)，甚至這一現(xiàn)象也出現(xiàn)在同一廠商的系列產(chǎn)品中，進而也使得存儲資源無法實現(xiàn)有效地管理和使用，復雜的管理和相應的高管理成本都阻礙了網(wǎng)絡存儲的發(fā)展。

面對這一現(xiàn)實問題，統(tǒng)一存儲管理標準問題愈顯突出，這也是制約存儲虛擬化、乃至于網(wǎng)絡存儲工業(yè)發(fā)展的關鍵癥結所在。

● 分散管理

在使用存儲的某些特定場合，所虛擬出的資源應具有一定的獨立管理特性。

● 性能的動態(tài)調整

在共享網(wǎng)絡帶寬的情況下，虛擬出的多個設備其間的性能可動態(tài)調節(jié)或可動態(tài)配置。

存儲虛擬化系統(tǒng)的結構分類

在網(wǎng)絡存儲領域，實行存儲虛擬化的手段大致可以從兩方面考慮: 一方面，按虛擬化模塊在網(wǎng)絡存儲中的位置劃分為三類: 基于主機、基于網(wǎng)絡和基于存儲設備節(jié)點，基于網(wǎng)絡的虛擬化是發(fā)展的潮流，這一點，IBM與EMC的觀點是相同的; 另一方面，按虛擬化管理模塊相對于數(shù)據(jù)通道的位置，劃分為帶內(In-Band)和帶外(out-of-band)管理。