存儲虛擬化是一種對物理存儲資源進行抽象的技術(shù)，使其看起來像是一個集中的資源。虛擬化掩蓋了管理內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲中資源的復雜性。

      存儲虛擬化運行在多個存儲設(shè)備上，使它們看起來就像一個單一的存儲池。這些池化的存儲設(shè)備可以來自不同的供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)。存儲虛擬化引擎可識別來自多個陣列和存儲媒介的可用存儲容量，對其進行聚合、管理并將其呈現(xiàn)給應(yīng)用程序。

      虛擬化軟件的工作原理是將存儲系統(tǒng)的I/O請求攔截到服務(wù)器。引擎將物理請求映射到虛擬存儲池，并從物理位置訪問請求的數(shù)據(jù)，而不是由CPU處理請求以及將數(shù)據(jù)返回到存儲器。一旦計算機進程完成，虛擬化引擎將I/O從CPU發(fā)送到它的物理地址，并更新其虛擬映射。

      該引擎將存儲管理集中到一個基于瀏覽器的控制臺，該控制臺允許存儲管理員將多個不同供應(yīng)商的陣列作為單個存儲系統(tǒng)進行有效管理。

存儲虛擬化的剖析

存儲虛擬化可以出現(xiàn)在各種不同的場景中

 

數(shù)據(jù)級別:塊或文件

基于塊

      基于塊的存儲虛擬化是最常見的存儲虛擬化類型。它將存儲系統(tǒng)的邏輯存儲從其物理組件中抽象出來。物理組件包括內(nèi)存塊和存儲媒介，而邏輯組件包括驅(qū)動器分區(qū)。

      存儲虛擬化引擎在可以多個陣列和單個媒介上發(fā)現(xiàn)所有可用塊，而不考慮存儲系統(tǒng)的物理位置、邏輯分區(qū)或制造商。引擎將數(shù)據(jù)留在物理位置，并將地址映射到虛擬存儲池。這使引擎能夠?qū)⒍鄠€供應(yīng)商的存儲系統(tǒng)的容量呈現(xiàn)給服務(wù)器，就好像整個存儲系統(tǒng)是單個陣列。

 

文件級別

      文件級的虛擬化工作在NAS設(shè)備上，以此對獨立的NAS設(shè)備進行池化和管理。雖然管理單個NAS并不特別困難，但是管理多個設(shè)備既耗時又昂貴。NAS設(shè)備在物理上和邏輯上相互獨立，這需要單獨的管理、優(yōu)化和供應(yīng)。這增加了復雜性，并要求用戶知道訪問文件的物理路徑名。

      使用多個NAS設(shè)備最耗時的操作之一是在它們之間遷移數(shù)據(jù)。當組織的規(guī)模超過了之前的NAS設(shè)備時，它們通常會購買一個新的、更大的設(shè)備，這往往需要從接近容量閾值的舊設(shè)備中遷移數(shù)據(jù)。反過來又需要大量停機時間來配置新設(shè)備、從遺留設(shè)備遷移數(shù)據(jù)，以及在啟用之前測試遷移的數(shù)據(jù)。但是停機時間會影響用戶和項目，而且數(shù)據(jù)遷移的停機時間延長也會在財務(wù)上為企業(yè)帶來不良影響。

      文件級存儲虛擬化掩蓋了管理多個NAS設(shè)備的復雜性，并使管理員能夠共享存儲資源，而不是將它們限制在特定的應(yīng)用程序或工作組中。虛擬化NAS設(shè)備也使數(shù)據(jù)遷移過程中不需要停機。虛擬化引擎維護正確的物理地址，并將更改的地址重新映射到虛擬池。用戶可以從舊設(shè)備訪問文件并保存到新設(shè)備，而無需知道發(fā)生了遷移。

 

組件：主機，網(wǎng)絡(luò)與陣列

      虛擬化引擎可能位于不同的計算組件中，最常見的三種是主機、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)組，服務(wù)于不同的存儲虛擬化用例。

基于主機

主要用例：

      為VM環(huán)境和在線應(yīng)用程序提供虛擬化存儲。

      有些服務(wù)器提供操作系統(tǒng)級的虛擬化。操作系統(tǒng)的存儲虛擬化可用以優(yōu)化容量和自動化分層存儲計劃。

      更常見的基于主機的存儲虛擬化池存儲在虛擬環(huán)境中，并將池呈現(xiàn)給客戶操作系統(tǒng)。一種常見的實現(xiàn)方法是用動態(tài)擴展的VM充當存儲池。由于VM希望看到硬盤驅(qū)動器，所以虛擬化引擎將底層存儲作為硬盤驅(qū)動器呈現(xiàn)給VM。實際上，“硬盤驅(qū)動器”是由基于磁盤和陣列的存儲資產(chǎn)創(chuàng)建的邏輯存儲池。

      這種虛擬化方法在云存儲和超融合存儲中最常見，單個主機或超融合系統(tǒng)將可用的存儲池存儲到虛擬驅(qū)動器中，并將這些驅(qū)動器呈現(xiàn)給客戶機。

基于網(wǎng)絡(luò)

主要用例：

      SAN存儲虛擬化

      基于網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化是SAN存儲最常見的一種類型，組織一般會使用它來添加更多的存儲。存儲虛擬化從服務(wù)器或交換機上，跨光纖通道或iSCSI網(wǎng)絡(luò)運行。

      基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備抽象了跨存儲網(wǎng)絡(luò)運行的存儲I/O，并且可以跨所有連接的存儲設(shè)備復制數(shù)據(jù)。它還使用針對所有池化存儲的單一管理接口簡化了SAN管理。

基于陣列

主要用例：

      存儲分層

      基于陣列的存儲虛擬化并不新鮮。某些RAID級別本質(zhì)上就是虛擬化的，因為它們將存儲從多個物理磁盤抽象為一個邏輯數(shù)組。

      如今，基于陣列的虛擬化通常指的是一種專門的存儲控制器，它攔截來自二級存儲控制器的I/O請求，并在連接的存儲系統(tǒng)中自動對數(shù)據(jù)進行分層。該設(shè)備允許管理員將媒體分配給不同的存儲層，通常是將SSD分配給高性能層，將HDD分配給近線或二級存儲層。虛擬化還允許管理員在同一存儲層中采用混合介質(zhì)。

      這種虛擬化方法比基于主機或網(wǎng)絡(luò)的虛擬化更加有限，因為虛擬化只發(fā)生在連接的控制器上。二級控制器需要與虛擬化存儲控制器相同的帶寬，而這會影響性能。

      但是，如果企業(yè)在高級混合陣列上投入了大量資金，那么陣列的存儲智能可能會超過存儲虛擬化所能提供的能力。在這種情況下，基于陣列的虛擬化允許企業(yè)保留陣列的本機功能，并添加虛擬化層以提高效率。

帶（Band）：帶內(nèi)帶外

帶內(nèi)

      當虛擬化引擎在主機和存儲之間進行操作時，就會發(fā)生帶內(nèi)存儲虛擬化。I/O請求和數(shù)據(jù)都通過虛擬化層，這允許引擎提供高級功能，如數(shù)據(jù)緩存、復制和數(shù)據(jù)遷移。

      帶內(nèi)占用更少的主機服務(wù)器資源，因為它不需要查找和附加多個存儲設(shè)備。服務(wù)器只在其數(shù)據(jù)路徑中看到虛擬池存儲。但是，池增長得越大，它對數(shù)據(jù)路徑吞吐量產(chǎn)生影響的風險就越大。

帶外

      帶外存儲虛擬化將路徑分為控制(元數(shù)據(jù))和數(shù)據(jù)路徑。只有控制路徑通過虛擬化設(shè)備運行，它攔截來自主機的I/O請求，查找并映射物理內(nèi)存位置上的元數(shù)據(jù)，并向存儲器發(fā)出更新的I/O請求。數(shù)據(jù)不通過設(shè)備，這使得緩存不可能實現(xiàn)。

      帶外虛擬化在各個服務(wù)器上安裝代理，將它們的存儲I/O定向到虛擬化設(shè)備。盡管這在一定程度上增加了單個服務(wù)器的負載，但帶外虛擬化不會像帶內(nèi)虛擬化那樣造成數(shù)據(jù)瓶頸。不過，最佳的實踐辦法是通過添加額外的冗余帶外設(shè)備來避免虛擬化中斷。

 

存儲虛擬化的優(yōu)勢

 

1、支持動態(tài)存儲使用以及附加存儲資源(包括塊和文件)的虛擬可伸縮性。

2、避免在數(shù)據(jù)遷移期間停機。虛擬化在后臺操作，可維護數(shù)據(jù)的邏輯地址以保留訪問權(quán)限。

3、集中一個管理臺來管理多個供應(yīng)商的存儲設(shè)備，節(jié)省了管理開銷和成本。

4、通過將可用存儲擴展到主機或SAN來保護現(xiàn)有的投資。

5、可以在多供應(yīng)商環(huán)境中添加存儲智能，如分層、緩存、復制和集中管理接口。

 

 

 

 

文章信息：

作者：謝濤

來源：ITPUB

原文鏈接：http://www.itpub.net/2019/10/09/3350/

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