云計(jì)算中存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)淺析

　　1 云計(jì)算

　　隨著企業(yè)的成長(zhǎng)，業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷增加，IT 系統(tǒng)規(guī)模日益龐大，帶來(lái)高能耗、數(shù)據(jù)中心空間緊張、IT 系統(tǒng)總體擁有成本過(guò)高等問(wèn)題；而現(xiàn)有服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)等設(shè)備又沒(méi)有充分被利用起來(lái)，資源極度浪費(fèi)；IT基礎(chǔ)架構(gòu)對(duì)業(yè)務(wù)需求反映不夠靈活，不能有效的調(diào)配系統(tǒng)資源適應(yīng)業(yè)務(wù)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(dāng)前的業(yè)務(wù)環(huán)境相適應(yīng)的靈活、動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用環(huán)境，以更為快速的響應(yīng)業(yè)務(wù)環(huán)境的變化，并且降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本。“云計(jì)算”作為一種模式和思想進(jìn)入到人們的視野。

　　云計(jì)算是以數(shù)據(jù)為中心的一種數(shù)據(jù)密集型的超級(jí)計(jì)算，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(dú)特的技術(shù)。云計(jì)算的出現(xiàn)，改變了信息服務(wù)的提供方式?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來(lái)是可以無(wú)限擴(kuò)張的，并且可以及時(shí)獲取，隨時(shí)擴(kuò)展或縮小，按需使用。而實(shí)際上，它并不是一個(gè)單獨(dú)的服務(wù)，而是一個(gè)服務(wù)集合。它以前所未有的規(guī)模為使用者提供IT 服務(wù)能力。云計(jì)算研究的重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，實(shí)際上它的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)的虛擬化。

　　2 虛擬化技術(shù)

　　虛擬化技術(shù)是一種調(diào)配計(jì)算資源的方法， 它將應(yīng)用系統(tǒng)的不同層面，包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等一一隔離開(kāi)來(lái)，從而打破數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和應(yīng)用中的物理設(shè)備之間的劃分，實(shí)現(xiàn)架構(gòu)動(dòng)態(tài)化，并達(dá)到集中管理和動(dòng)態(tài)使用物理資源及虛擬資源，以提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的彈性和靈活性，降低成本、改進(jìn)服務(wù)、減少管理風(fēng)險(xiǎn)等目的。云環(huán)境中，虛擬化技術(shù)按系統(tǒng)層級(jí)劃分，可以分為：服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、應(yīng)用虛擬化以及客戶(hù)端虛擬化。不同種類(lèi)的虛擬化技術(shù)致力于從不同的角度解決不同的系統(tǒng)性能問(wèn)題。虛擬化技術(shù)加入到云計(jì)算中，簡(jiǎn)化了資源管理的復(fù)雜度，提高了資源利用率。對(duì)于用戶(hù)而言，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)獲得自己需要的服務(wù)，可以自由取用，按需付費(fèi)。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)作為虛擬化的重要技術(shù)之一，特別是在數(shù)據(jù)安全性和完整性要求更高的時(shí)代， 存儲(chǔ)系統(tǒng)變得尤為重要，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)得到了較快的發(fā)展和應(yīng)用。

　　3 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)

　　隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)需求迅速增長(zhǎng)，存儲(chǔ)技術(shù)越來(lái)越受到業(yè)界關(guān)注，使越來(lái)越多的企業(yè)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)作為重要項(xiàng)目來(lái)管理，從而帶來(lái)存儲(chǔ)管理技術(shù)的快速發(fā)展。然而，存儲(chǔ)設(shè)備的差異性，使高效管理這些設(shè)備面臨諸多困難。對(duì)存儲(chǔ)管理而言，虛擬化是一種具有廣闊前景的解決方案。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)解決了存儲(chǔ)設(shè)備管理效率的問(wèn)題，不同類(lèi)型的存儲(chǔ)資源整合問(wèn)題，異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)的兼容性、擴(kuò)展性、可靠性、容錯(cuò)容災(zāi)等問(wèn)題。

　　SNIA（存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會(huì)）對(duì)存儲(chǔ)虛擬化的定義：通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)（子）系統(tǒng)或存儲(chǔ)服務(wù)的內(nèi)部功能進(jìn)行抽象、隱藏或隔離，使存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)的管理應(yīng)用、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)資源的管理分離，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立管理。

　　存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)是計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)的重要結(jié)構(gòu)，它的思想是將資源的邏輯映像與物理存儲(chǔ)分開(kāi)， 為系統(tǒng)和管理員提供一幅簡(jiǎn)化、無(wú)縫的資源虛擬視圖。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，虛擬化的存儲(chǔ)資源就像是一個(gè)巨大的“存儲(chǔ)池”，看不到具體的磁盤(pán)，也不關(guān)心自己的數(shù)據(jù)在具體的哪個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)具有提高動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力。它將存儲(chǔ)資源統(tǒng)一集中到一個(gè)大容量的資源池，無(wú)需中斷應(yīng)用即可改變存儲(chǔ)系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)移動(dòng)，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)統(tǒng)一管理。

　　存儲(chǔ)虛擬化可在三個(gè)層次上實(shí)現(xiàn)，分別是：基于主機(jī)的虛擬化、基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化、基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。它有兩種實(shí)現(xiàn)方式，分別是帶內(nèi)虛擬化、帶外虛擬化。實(shí)現(xiàn)的結(jié)果有：塊虛擬化，磁盤(pán)虛擬化，磁帶、磁帶驅(qū)動(dòng)器、磁帶庫(kù)虛擬化，文件系統(tǒng)虛擬化，文件/記錄虛擬化。

如圖1為存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)模式。

圖1 存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)模式

　　（1）基于主機(jī)的存儲(chǔ)虛擬化

　　基于主機(jī)的的存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)方式使服務(wù)器的存儲(chǔ)空間可以跨越多個(gè)異構(gòu)的磁盤(pán)陣列，常用于在不同磁盤(pán)陣列之間做數(shù)據(jù)鏡像保護(hù)。但它也有缺點(diǎn)：第一，占用主機(jī)資源，降低應(yīng)用性能；第二，存在操作系統(tǒng)和應(yīng)用的兼容性問(wèn)題；第三，導(dǎo)致主機(jī)升級(jí)、維護(hù)和擴(kuò)展非常復(fù)雜，而且容易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定；第四，需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)遷移過(guò)程， 會(huì)影響業(yè)務(wù)連續(xù)性。常見(jiàn)的產(chǎn)品有SymantecVerITas VolumeManager。

　　（2）基于存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)虛擬化

　　基于存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)虛擬化是在存儲(chǔ)控制器上添加虛擬化功能，常見(jiàn)于中高端存儲(chǔ)設(shè)備。它的目的是面向用戶(hù)的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，可以把用戶(hù)不同的存儲(chǔ)系統(tǒng)融合成單一的平臺(tái)，解決數(shù)據(jù)管理難題，并通過(guò)分級(jí)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)信息的生命周期管理，從而進(jìn)一步優(yōu)化應(yīng)用環(huán)境。這種技術(shù)主要用在同一存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部， 進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)和數(shù)據(jù)遷移。它的優(yōu)勢(shì)是與主機(jī)無(wú)關(guān)，不占用主機(jī)資源，數(shù)據(jù)管理功能豐富。但也存在缺點(diǎn)：第一，一般只能實(shí)現(xiàn)對(duì)本設(shè)備內(nèi)磁盤(pán)的虛擬化；第二，不同廠(chǎng)商的數(shù)據(jù)管理功能不能互操作；第三，多套存儲(chǔ)設(shè)備需配置多套數(shù)據(jù)管理軟件，成本較高。常見(jiàn)的產(chǎn)品有H3C IX/EX 系列、HP EVA、HDS TagmaStor、SUN 6920 系列。

　　（3）基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)虛擬化

　　基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)虛擬化是通過(guò)在存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（SAN）中添加虛擬化引擎實(shí)現(xiàn)的。主要用于異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)的整合和統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。它的優(yōu)勢(shì)是：第一，與主機(jī)無(wú)關(guān)，不占用主機(jī)資源；第二，能夠支持異構(gòu)主機(jī)、異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備；第三，能使不同存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)管理功能統(tǒng)一；第四，可以構(gòu)建統(tǒng)一管理平臺(tái)，可擴(kuò)展性好。但也存在缺點(diǎn)：第一，部分廠(chǎng)商數(shù)據(jù)管理功能弱，難以達(dá)到虛擬化統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理的目的；第二，部分廠(chǎng)商產(chǎn)品成熟度較低，仍然存在和不同存儲(chǔ)和主機(jī)的兼容性問(wèn)題。常見(jiàn)產(chǎn)品有：H3C IV 系列、IBM SVC、EMC VPLEX、NetApp GFiler 系列。

　　很多人關(guān)注虛擬化在哪里部署，到底是基于主機(jī)，基于網(wǎng)絡(luò)還是基于存儲(chǔ)。當(dāng)然所有這些選擇都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。最主要的是讓存儲(chǔ)虛擬化合并異質(zhì)存儲(chǔ)系統(tǒng)，將這些系統(tǒng)合并到一個(gè)公共的存儲(chǔ)池并進(jìn)行共同的管理和保護(hù)。存儲(chǔ)虛擬化的目標(biāo)是讓企業(yè)和用戶(hù)有向不同廠(chǎng)商選擇存儲(chǔ)陣列的能力，向他們提供各種企業(yè)級(jí)功能，比如動(dòng)態(tài)配置和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)遷移等。在企業(yè)用戶(hù)應(yīng)用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)時(shí)，需要做好幾項(xiàng)工作：第一，規(guī)劃好企業(yè)的存儲(chǔ)虛擬化策略；第二，將企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分類(lèi)規(guī)劃；第三，了解數(shù)據(jù)生命周期；第四，規(guī)劃好存儲(chǔ)層次以及服務(wù)級(jí)別；第五，考慮安全性和兼容性問(wèn)題。盡可能的實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化的最大效用，更好的節(jié)約資源，簡(jiǎn)化管理。

　　4 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

　　虛擬化技術(shù)已經(jīng)在存儲(chǔ)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。各個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備廠(chǎng)商也陸續(xù)推出了自己的虛擬化存儲(chǔ)產(chǎn)品。存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在各行各業(yè)中已經(jīng)開(kāi)始了大規(guī)模應(yīng)用。這些應(yīng)用包括數(shù)據(jù)中心、電信行業(yè)、銀行證券保險(xiǎn)行業(yè)、政府信息系統(tǒng)等。

　　存儲(chǔ)技術(shù)不斷的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)于數(shù)據(jù)的需求增加，而存儲(chǔ)虛擬化并沒(méi)有完全普及。原因主要是對(duì)數(shù)據(jù)安全問(wèn)題的考慮；其次是忽略了我國(guó)龐大的中小企業(yè)需求；再就是價(jià)格問(wèn)題，很多中小型企業(yè)采用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)方案投入的成本可能比傳統(tǒng)的存儲(chǔ)管理成本更高。但相信在不久的將來(lái)， 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)在克服了面臨的困難后，會(huì)更廣泛的得到應(yīng)用， 從而有效實(shí)現(xiàn)企業(yè)和用戶(hù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)效率提高，系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，總體擁有成本減少，投資回報(bào)得到增加等。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　雖然存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)已經(jīng)得到了較大的發(fā)展，但對(duì)于企業(yè)和用戶(hù)而言，存儲(chǔ)虛擬化并不是萬(wàn)能的，企業(yè)存儲(chǔ)管理人員需要把自己現(xiàn)有的存儲(chǔ)資源、存儲(chǔ)技術(shù)和存儲(chǔ)虛擬化相關(guān)聯(lián)，找到最適合自己企業(yè)的存儲(chǔ)策略才是最為重要的，從而更好的利用資源、節(jié)約成本、簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理。

　　在大數(shù)據(jù)云計(jì)算環(huán)境中，數(shù)據(jù)在哪里存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)都有誰(shuí)訪(fǎng)問(wèn)，數(shù)據(jù)是否安全，這些問(wèn)題引起了人們的思考，數(shù)據(jù)安全問(wèn)題變得尤為重要。在虛擬存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)可能面臨著存取權(quán)限、數(shù)據(jù)備份和銷(xiāo)毀等風(fēng)險(xiǎn)，這是在云計(jì)算應(yīng)用中需要進(jìn)一步解決的存儲(chǔ)安全問(wèn)題。

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