“存储虚拟化”技术和市场分析

尽管“存储虚拟化”是个伴随存储区域网络（SAN）的出现而流行起来的名词，可是他实质上却不是个崭新的概念，是个典型的 "老歌新唱"。早在 二三十年前，一些主机(MainFrame) 操作系统（例如IBM的MVS）中就有关于存储虚拟化的原型。当初是为了将内存空间或一串直连的物理磁盘组织成一个逻辑存储实体，以便于管理和访问。而且，多年来Unix系统中常用的逻辑卷管理(Logical Volume Manager)也是典型的存储虚拟化工具，只是长期没有引起业界的重视而已。

一方面，随着存储技术的发展，人们对于SAN的逐渐认可，是当前存储虚拟化热潮的主要推动力。SAN 通过网络存储技术巨大地改变了传统的存储模式，但是他也相应带来了新的挑战：

● 大量的异构服务器和存储系统

● 多重冗余的光纤交换机连结

● 相互交织在一起的应用系统

● 以上情形都需要全面的存储管理

另一方面，IT领域应用的飞速发展，也对存储提出了新的需要：

● 某些公司爆炸式的数据增长导致对存储容量的需求增长极快，即使在经济不景气的情况下，仍然以每年50% 到100%的速度增长，然而，管理这些存储环境的成本远远高于硬件的采购成本。在这个角度上，数据管理人员需要更好的工具来管理增长的数据量。

● 一些单独的研究报告披露，磁盘存储系统的平均利用率仅有35%到50%，某些情况下，磁带系统的利用率就更低。由于很多存储设备是被固定连结在某个主机服务器上，他的多余空间无法被其他主机利用，并且，也会形成很多存储系统的孤岛。

● 在电子商务盛行的今天，对业务的持续性有着更高的需要。由于存储扩容或改变配置而造成的计划内或计划外的停机，将被越来越无法接受。

人们发现，存储虚拟化技术正是解决这些问题的理想方案。因而，虚拟存储便成为了各个厂家和用户的新宠。

用户通常并不会从物理角度关注存储设备如何服务于应用，他们并不关心什么平均寻道时间或硬盘旋转的机械延迟等参数，也不会关心连结了多少块硬盘和每块磁盘平均无故障时间。他们所关心的是：应用对请求的反应时间和吞吐能力，满足数据飞速增长的足够空间，连同应用系统能够容忍的宕机时间。

简而言之，他们是从应用的角度去看待数据，而不是从物理角度去看待存储设备。虚拟化机制能够提供一个机会，将物理存储设备和虚拟存储实体结合在一起，来满足应用的需求。

一个虚拟化的存储设备再也不会受到任何物理设备在容量、速度、可靠性方面的限制，而且，当把智能存储的软件加载到这个虚拟层后，存储虚拟化就能够更好地解决常规存储设备面临的存储服务功能上的挑战。

存储虚拟化解析

在讨论存储虚拟化的方法置前，我们参考如下定义，取自 SNIA (国际存储网络工业协会)的存储网络术语字典：

虚拟化 --- 通过将一个（或多个）目标(Target)服务或功能和其他附加的功能集成，统一提供有用的全面功能服务。 典型的虚拟化包括如下一些情况：屏蔽系统的复杂性，增加或集成新的功能，仿真、整合或分解现有的服务功能等。虚拟化是作用在一个或多个实体上的，而这些实体则是用来提供存储资源或/及服务的。

这是个抽象的定义，他并不能够明确地指导用户去比较产品及其功能。同样，这个定义只能用来描述一类广义的技术和产品。

虚拟化其实是个抽象的技术，几乎能够应用在存储的任何层面：文档系统、文档、块、主机、网络、存储设备等等。

SNIA认为存储的虚拟化并不局限于某项特别的产品功能，需要从不同的角度和不同的层面进行完整、详尽的描述。SNIA提供的存储虚拟化模型，主要从以下三个角度来讨论：

1. 虚拟化什么，针对不同的存储设备和数据形态，有多种形式的虚拟化资源：

● 虚拟数据块，例如建立在文档系统或内存上的块设备；

● 虚拟磁盘或SCSI的LUN，在内存、磁带机/库、硬盘上建立虚拟磁盘设备

● 虚拟磁带或磁带库，利用磁盘、磁带机/库或内存建立虚拟的磁带设备。在主机系统(Mainfame)中已利用磁盘或内存来做虚拟磁带，或作为磁带库的前置缓冲，以提高备份速度。

● 虚拟文档系统，跨越多个文档系统建立一个虚拟文档系统，或在现有文档系统上增加文档系统的功能(例如不同文档系统的访问协议，NFS、CIFS)。

2. 在哪里虚拟化，存储虚拟化能够在不同的层面上进行：

● 主机/服务器

● 存储网络(交换机或存储专用设备)

● 存储子系统上---- 智能阵列控制器

3. 如何进行虚拟化，根据数据流和虚拟化引擎的相对关系，能够分为以下两种：

● In-Band ，也称作对称模式，是现在使用最多的方式，他能够在存储系统、网络、主机、文档系统上实现。

● Out-of-Band ，也称作非对称模式，需要在存储网络（SAN）上实现。

存储虚拟化的主要方法之虚拟化平台

下面我们将主要讨论磁盘系统的虚拟化方法。

虚拟化平台

存储的虚拟化能够在三个不同的层面上实现：基于专用卷管理软件在主机服务器上实现，或利用阵列控制器的固件(Firmware)在磁盘阵列上实现，或利用专用的虚拟化引擎在存储网络上实现。而具体使用哪种方法来做，应根据实际需求来决定。

● 基于主机的虚拟化

假如仅仅需要单个主机服务器（或单个集群）访问多个磁盘阵列，就能够使用基于主机的存储虚拟化技术。此时虚拟化的工作通过特定的软件在主机服务器上完成，而经过虚拟化的存储空间能够跨越多个异构的磁盘阵列。如下图所示：

和基于存储的虚拟化相比，逻辑卷管理器不一定需要SAN结构。但是由于历史原因连同现在占统治地位的直连式存储模式，这种基于主机的虚拟化仍然是最流行的方式。逻辑卷管理器既可能是操作系统的一部分，也可能是某个单独的软件，他在主机上建立一个虚拟层，通过这个虚拟层，物理磁盘或LUN被组织成逻辑磁盘组和逻辑卷。

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