云計算中存儲虛擬化技術淺析

　　1 云計算

　　隨著企業(yè)的成長，業(yè)務和應用不斷增加，IT 系統(tǒng)規(guī)模日益龐大，帶來高能耗、數(shù)據(jù)中心空間緊張、IT 系統(tǒng)總體擁有成本過高等問題；而現(xiàn)有服務器、存儲系統(tǒng)等設備又沒有充分被利用起來，資源極度浪費；IT基礎架構對業(yè)務需求反映不夠靈活，不能有效的調配系統(tǒng)資源適應業(yè)務需求。因此，企業(yè)需要建立一種可以降低成本、具有智能化和安全特性、并能夠與當前的業(yè)務環(huán)境相適應的靈活、動態(tài)的基礎設施和應用環(huán)境，以更為快速的響應業(yè)務環(huán)境的變化，并且降低數(shù)據(jù)中心的運營成本?！霸朴嬎恪弊鳛橐环N模式和思想進入到人們的視野。

　　云計算是以數(shù)據(jù)為中心的一種數(shù)據(jù)密集型的超級計算，在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、編程模式、并發(fā)控制、系統(tǒng)管理等方面具有自身獨特的技術。云計算的出現(xiàn)，改變了信息服務的提供方式?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴張的，并且可以及時獲取，隨時擴展或縮小，按需使用。而實際上，它并不是一個單獨的服務，而是一個服務集合。它以前所未有的規(guī)模為使用者提供IT 服務能力。云計算研究的重點是網(wǎng)絡計算，實際上它的本質是計算機的虛擬化。

　　2 虛擬化技術

　　虛擬化技術是一種調配計算資源的方法， 它將應用系統(tǒng)的不同層面，包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡、存儲等一一隔離開來，從而打破數(shù)據(jù)中心、服務器、存儲、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)和應用中的物理設備之間的劃分，實現(xiàn)架構動態(tài)化，并達到集中管理和動態(tài)使用物理資源及虛擬資源，以提高系統(tǒng)結構的彈性和靈活性，降低成本、改進服務、減少管理風險等目的。云環(huán)境中，虛擬化技術按系統(tǒng)層級劃分，可以分為：服務器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化、應用虛擬化以及客戶端虛擬化。不同種類的虛擬化技術致力于從不同的角度解決不同的系統(tǒng)性能問題。虛擬化技術加入到云計算中，簡化了資源管理的復雜度，提高了資源利用率。對于用戶而言，可以通過互聯(lián)網(wǎng)隨時獲得自己需要的服務，可以自由取用，按需付費。存儲虛擬化技術作為虛擬化的重要技術之一，特別是在數(shù)據(jù)安全性和完整性要求更高的時代， 存儲系統(tǒng)變得尤為重要，存儲虛擬化技術得到了較快的發(fā)展和應用。

　　3 存儲虛擬化技術

　　隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)量的存儲需求迅速增長，存儲技術越來越受到業(yè)界關注，使越來越多的企業(yè)把數(shù)據(jù)存儲作為重要項目來管理，從而帶來存儲管理技術的快速發(fā)展。然而，存儲設備的差異性，使高效管理這些設備面臨諸多困難。對存儲管理而言，虛擬化是一種具有廣闊前景的解決方案。存儲虛擬化技術解決了存儲設備管理效率的問題，不同類型的存儲資源整合問題，異構存儲系統(tǒng)的兼容性、擴展性、可靠性、容錯容災等問題。

　　SNIA（存儲網(wǎng)絡工業(yè)協(xié)會）對存儲虛擬化的定義：通過對存儲（子）系統(tǒng)或存儲服務的內部功能進行抽象、隱藏或隔離，使存儲或數(shù)據(jù)的管理應用、服務器、網(wǎng)絡資源的管理分離，從而實現(xiàn)應用和網(wǎng)絡的獨立管理。

　　存儲虛擬化技術是計算機虛擬化技術的重要結構，它的思想是將資源的邏輯映像與物理存儲分開， 為系統(tǒng)和管理員提供一幅簡化、無縫的資源虛擬視圖。對于用戶來說，虛擬化的存儲資源就像是一個巨大的“存儲池”，看不到具體的磁盤，也不關心自己的數(shù)據(jù)在具體的哪個存儲設備中。存儲虛擬化技術具有提高動態(tài)適應能力。它將存儲資源統(tǒng)一集中到一個大容量的資源池，無需中斷應用即可改變存儲系統(tǒng)和實現(xiàn)數(shù)據(jù)移動，對存儲系統(tǒng)能夠實現(xiàn)單點統(tǒng)一管理。

　　存儲虛擬化可在三個層次上實現(xiàn)，分別是：基于主機的虛擬化、基于存儲設備的虛擬化、基于網(wǎng)絡的虛擬化。它有兩種實現(xiàn)方式，分別是帶內虛擬化、帶外虛擬化。實現(xiàn)的結果有：塊虛擬化，磁盤虛擬化，磁帶、磁帶驅動器、磁帶庫虛擬化，文件系統(tǒng)虛擬化，文件/記錄虛擬化。

如圖1為存儲虛擬化實現(xiàn)模式。

圖1 存儲虛擬化實現(xiàn)模式

　　（1）基于主機的存儲虛擬化

　　基于主機的的存儲虛擬化一般是由操作系統(tǒng)下的邏輯卷管理軟件完成，不同操作系統(tǒng)的邏輯卷管理軟件也不相同。這種實現(xiàn)方式使服務器的存儲空間可以跨越多個異構的磁盤陣列，常用于在不同磁盤陣列之間做數(shù)據(jù)鏡像保護。但它也有缺點：第一，占用主機資源，降低應用性能；第二，存在操作系統(tǒng)和應用的兼容性問題；第三，導致主機升級、維護和擴展非常復雜，而且容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定；第四，需要復雜的數(shù)據(jù)遷移過程， 會影響業(yè)務連續(xù)性。常見的產品有SymantecVerITas VolumeManager。

　　（2）基于存儲設備的存儲虛擬化

　　基于存儲設備的存儲虛擬化是在存儲控制器上添加虛擬化功能，常見于中高端存儲設備。它的目的是面向用戶的應用進行優(yōu)化，可以把用戶不同的存儲系統(tǒng)融合成單一的平臺，解決數(shù)據(jù)管理難題，并通過分級存儲實現(xiàn)信息的生命周期管理，從而進一步優(yōu)化應用環(huán)境。這種技術主要用在同一存儲設備內部， 進行數(shù)據(jù)保護和數(shù)據(jù)遷移。它的優(yōu)勢是與主機無關，不占用主機資源，數(shù)據(jù)管理功能豐富。但也存在缺點：第一，一般只能實現(xiàn)對本設備內磁盤的虛擬化；第二，不同廠商的數(shù)據(jù)管理功能不能互操作；第三，多套存儲設備需配置多套數(shù)據(jù)管理軟件，成本較高。常見的產品有H3C IX/EX 系列、HP EVA、HDS TagmaStor、SUN 6920 系列。

　　（3）基于網(wǎng)絡的存儲虛擬化

　　基于網(wǎng)絡的存儲虛擬化是通過在存儲區(qū)域網(wǎng)（SAN）中添加虛擬化引擎實現(xiàn)的。主要用于異構存儲系統(tǒng)的整合和統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。它的優(yōu)勢是：第一，與主機無關，不占用主機資源；第二，能夠支持異構主機、異構存儲設備；第三，能使不同存儲設備的數(shù)據(jù)管理功能統(tǒng)一；第四，可以構建統(tǒng)一管理平臺，可擴展性好。但也存在缺點：第一，部分廠商數(shù)據(jù)管理功能弱，難以達到虛擬化統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理的目的；第二，部分廠商產品成熟度較低，仍然存在和不同存儲和主機的兼容性問題。常見產品有：H3C IV 系列、IBM SVC、EMC VPLEX、NetApp GFiler 系列。

　　很多人關注虛擬化在哪里部署，到底是基于主機，基于網(wǎng)絡還是基于存儲。當然所有這些選擇都有各自的優(yōu)點和缺點。最主要的是讓存儲虛擬化合并異質存儲系統(tǒng)，將這些系統(tǒng)合并到一個公共的存儲池并進行共同的管理和保護。存儲虛擬化的目標是讓企業(yè)和用戶有向不同廠商選擇存儲陣列的能力，向他們提供各種企業(yè)級功能，比如動態(tài)配置和動態(tài)數(shù)據(jù)遷移等。在企業(yè)用戶應用存儲虛擬化技術時，需要做好幾項工作：第一，規(guī)劃好企業(yè)的存儲虛擬化策略；第二，將企業(yè)業(yè)務數(shù)據(jù)進行合理分類規(guī)劃；第三，了解數(shù)據(jù)生命周期；第四，規(guī)劃好存儲層次以及服務級別；第五，考慮安全性和兼容性問題。盡可能的實現(xiàn)存儲虛擬化的最大效用，更好的節(jié)約資源，簡化管理。

　　4 存儲虛擬化技術的應用

　　虛擬化技術已經在存儲領域得到廣泛的應用。各個存儲設備廠商也陸續(xù)推出了自己的虛擬化存儲產品。存儲虛擬化技術在各行各業(yè)中已經開始了大規(guī)模應用。這些應用包括數(shù)據(jù)中心、電信行業(yè)、銀行證券保險行業(yè)、政府信息系統(tǒng)等。

　　存儲技術不斷的發(fā)展，用戶對于數(shù)據(jù)的需求增加，而存儲虛擬化并沒有完全普及。原因主要是對數(shù)據(jù)安全問題的考慮；其次是忽略了我國龐大的中小企業(yè)需求；再就是價格問題，很多中小型企業(yè)采用存儲虛擬化技術方案投入的成本可能比傳統(tǒng)的存儲管理成本更高。但相信在不久的將來， 虛擬存儲技術在克服了面臨的困難后，會更廣泛的得到應用， 從而有效實現(xiàn)企業(yè)和用戶的存儲系統(tǒng)效率提高，系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，總體擁有成本減少，投資回報得到增加等。

　　5 結語

　　雖然存儲虛擬化技術已經得到了較大的發(fā)展，但對于企業(yè)和用戶而言，存儲虛擬化并不是萬能的，企業(yè)存儲管理人員需要把自己現(xiàn)有的存儲資源、存儲技術和存儲虛擬化相關聯(lián)，找到最適合自己企業(yè)的存儲策略才是最為重要的，從而更好的利用資源、節(jié)約成本、簡化存儲管理。

　　在大數(shù)據(jù)云計算環(huán)境中，數(shù)據(jù)在哪里存儲，數(shù)據(jù)都有誰訪問，數(shù)據(jù)是否安全，這些問題引起了人們的思考，數(shù)據(jù)安全問題變得尤為重要。在虛擬存儲中數(shù)據(jù)可能面臨著存取權限、數(shù)據(jù)備份和銷毀等風險，這是在云計算應用中需要進一步解決的存儲安全問題。

來源：CIO時代網(wǎng)

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