【摘要】介紹了雲端計算存儲虛擬化的概念和技術原理，對常見的儲存虛擬化技術分類進行技術分析及常見應用場景，為企業雲端計算選擇儲存虛擬化方式提供幫助。

【關鍵詞】雲端計算；儲存虛擬化；異構存儲

1   雲端計算與虛擬化技術

企業在早期建立一套資訊化業務系統時不僅需要採購軟體系統， 而且還需要採購支撐系統執行的伺服器、儲存等硬體設施，投入大量 人力運維保證軟硬體系統正常運行。隨著企業的發展，會陸續開發建 設各種資訊化系統，這些資訊化系統支撐著企業的生產經營、安全管 理、決策分析，由於這些系統建設時間不一致，採用的技術和基礎架構也不統一，這種傳統的資訊化架構已不能滿足企業快速發展的業務需求，

2    傳統儲存模式分類及面臨的問題

在 IT 基礎架構中，傳統的儲存模式主要由DAS、NAS、SAN三種模式存在，其中DAS 模式（DirectAccessStorage—直接連線儲存）是將存儲介質（硬碟）通過SCSI 介面或光纖介面直連到一臺伺服器裝置上

SAN由於其高性能、高速率、與業務網路無關性等獨有特性，在企 業應用中SAN儲存架構是應用最為廣泛的儲存提供模式，隨著SAN技 術的發展，SAN儲存也細分為FC-SAN、IP-SAN等，傳輸速率也從2GB 發展到16GB，但每個廠家的SAN儲存技術並不一致沒有形成統一的標準，所以企業在儲存管理方面也面臨著更嚴峻的挑戰：

1）儲存裝置來自不同供應商，缺少統一的管理平臺，如何能實現 對異構儲存環境的整合、管理；

2）如何進一步提高儲存裝置的使用效率從而充分利用儲存資源；

3）如何實現不同供應商儲存系統之間的資料共享、儲存複製，通 過統一的途徑提供儲存服務。

3   儲存虛擬化技術

在雲端計算時代，伺服器的計算資源、記憶體資源、以及網路資源都已經進行了虛擬化，傳統的儲存框架已經不再能夠適應雲端計算時代出現的各種新的需求，儲存裝置也面臨著一場虛擬化的革命。儲存虛擬化(Storage Virtualization)是通過採用軟體方式對儲存硬體資源進行抽象 化表現，將一個或多個儲存目標裝置的服務或功能與其它附加的功能進行整合，通過抽象層統一對使用者提供資料儲存服務。它的設計思想是通過一種儲存虛擬化軟體對下層物理儲存裝置進行統一管理，無論物理儲存是哪家生產的，伺服器及應用系統看到的都是儲存虛擬化系統提供的邏輯對映，即使物理儲存發生變化，這種邏輯對映也不會改變，對於使用者來說，儲存變得透明，所有裝置將被統一化管理。存 儲虛擬化遮蔽了物理儲存系統的複雜性，增加或整合新的功能，模擬、整合或分解現有的服務功能等，目前儲存虛擬化技術隨著雲端計算的到來在企業資料中心有了一定規模的應用。

儲存虛擬化技術按照實現的原理可以分為基於主機的儲存虛擬化、基於儲存裝置的儲存虛擬化、基於網路的儲存虛擬化三種。

1）基於主機的儲存虛擬化系統

基於主機的儲存虛擬化系統在伺服器主機作業系統中安裝儲存虛擬化管理軟體，使伺服器的儲存空間可以跨越多個異構的磁碟陣列，常用於在不同磁碟陣列之間做資料映象保護，該方式一般由服務器作業系統中的邏輯卷管理器（LVM）軟體完成，不同作業系統的邏輯卷管理器軟體也不相同。實現原理是在伺服器作業系統的一個卷組(VG)中放入來自於不同儲存裝置的兩個LUN，一個卷組中的兩個物理LUN 之間進行資料映象。

基於主機的儲存虛擬化系統因為不需要任何附加硬件，這種存儲 虛擬化是最容易實現、裝置成本最低、方案最為成熟的解決方案，部分廠商提供圖形化管理介面可以方便地用於 SAN的管理和虛擬化，在 主機和小型 SAN結構中有著良好的負載平衡機制。  由於需要在主機 作業系統中安裝儲存虛擬化軟體會給作業系統帶來一定的開銷，佔用 主機 CPU的處理時間，這種方案的可擴充性較差，實際執行的效能不 是很好，有可能影響到系統的穩定性和安全性問題，導致不經意間越 權訪問到受保護的資料。  基於主機的儲存虛擬化是一種小規模少量服務 器儲存虛擬化價效比不錯的方法，目前 AIX、HPUX、SOLARIS及 LINUX等作業系統的 LVM均可以支援這種儲存虛擬化方式。

2）基於儲存裝置的儲存虛擬化

基於儲存裝置的儲存虛擬化系統主要是在企業級儲存陣列的控制器主機上增加資源虛擬化功能模組，使儲存陣列具有將除自身儲存空間以外的其它物理儲存資源進行虛擬化管理的功能，近年來，各存儲廠商均將這種形式的虛擬化技術應用到各自的企業級儲存控制器之中，形成了基於儲存裝置控制器的儲存虛擬化應用平臺。

這種基於儲存陣列的控制器允許其它異構品牌的異構儲存陣列直接與自身的控制器進行連線，在具有虛擬化功能的儲存控制器中出現了裝置自身的內部儲存介質和在其基礎之上的外部異構裝置的存儲介質兩種資源，並且可以按內部儲存介質的相同的方式進行管理。基 於儲存裝置的儲存虛擬化系統將內部儲存資源和外部儲存資源進行統一池化管理，由虛擬化系統統一向外提供LUN 對映，不再需要原存儲系統對儲存資源進行管理，減少了異構儲存管理的難度，大大降低了儲存網路複雜性。通過儲存裝置控制器上的虛擬化管理系統可以在儲存系統不停機的情況下，可以實現儲存資源從一個池遷移到另一個池，並可在不相似和相似儲存裝置之間進行資料複製，並且可以通過分割槽技術，將埠、快取和磁碟池等資源分配給特定的負載，以保證服務質量和安全性，通過儲存控制器之間的群集功能，增加儲存單元和控制器之間的冗餘鏈路連線，保證在某一個儲存或控制器出現故障的情況下，最大程度的保證系統的安全和資料的可用性。由於異構儲存裝置通過統一的儲存虛擬化裝置控制器對外提供LUN 對映服務，這 種統一服務的效率會受到儲存控制器效能的限制。這種儲存虛擬化模式適用於中型企業資料中心通過採購新型具有虛擬化功能的儲存設備來統一池化管理企業異構儲存，目EMC、HITACHI、HP、IBM等廠商均有虛擬化儲存裝置供使用者選擇。

3）基於網路的儲存虛擬化

隨著NAS和SAN儲存架構的出現，儲存實現了存儲介質、存儲 控制器和伺服器的分離，伺服器和儲存控制器之間通過網絡（TCP/IP或FC）進行連線，使用得伺服器可以靈活高效的使用共享儲存資源，這 個網路也成為最佳做儲存虛擬化的位置，近年來各家儲存廠商都研發了各自的基於網路的儲存虛擬化設備。

基於網路的儲存虛擬化是在網路層嵌入儲存資源智慧管理設備， 抽象化伺服器與儲存陣列之間的物理儲存資源，將各廠家的異構存儲陣列通過FC介面連線到儲存層SAN交換機，彙總後連線到儲存虛擬 化裝置（帶記憶體儲虛擬化方式），所有LUN對映和I/O請求連同數據 一起通過儲存虛擬化裝置傳送給服務器，伺服器只能看到由儲存虛擬化裝置提供的LUN而不直接與儲存裝置進行互動。儲存虛擬化設備負責分析請求、查閱LUN對映表，並依次執行儲存設備I/O。儲存虛擬 化裝置不僅可以轉換儲存請求，還能利用自己記憶體對I/O資料進行緩 存，提供資料使用量指標、管理資料複製服務、協調資料遷移服務。基 於網路的儲存虛擬化可以提供統一的異構儲存管理介面、支援異構存 儲間的同步資料複製和遠端非同步資料復制、採用帶內管理方式還可以提升儲存效能，方便的進行橫向擴充套件；但這種方式比其它兩種儲存虛擬化實施起來複雜很多，它需要中斷伺服器所有至儲存裝置的LUN映 射重新進行到儲存虛擬化裝置的LUN對映；實現完成以後所有加入的 存儲裝置不能進行去虛擬化操作，因為存儲LUN的所有元資料都保存 在儲存虛擬化裝置上。這種儲存虛擬化模式由於加入了獨立的儲存虛 擬化管理設備，提供了其它兩種儲存虛擬化模式不具有的多種新功能， 不僅可以實現本地異構儲存的資料復制，而且可以提供具有容災功能的遠端資料復制，是大型企業資料中心進行儲存虛擬化和容災建設的一種高性價比的解決方案，目前IBM、EMC和FalconStor等供應商均可 提供基於網路的儲存虛擬化解決方案。

4   總結

企業在實施雲端計算的過程中，虛擬化軟體平臺可以十分方便的完成 CPU、記憶體和網路的虛擬化，作為儲存著企業核心資料的磁碟儲存陣列的虛擬化腳步走的確沒有那麼輕鬆，它不僅受限於儲存技術的發展，而且還受到經濟性、資料安全性、業務穩定性等諸多因素的影響，在大部分企業的雲資料中心中儲存虛擬化所佔比率明顯較小。目前VMWARE也推出了新型的VSAN（VIRTURESAN）解決方案，採用虛 擬化核心技術將伺服器本地 DAS 儲存模擬為SAN 橫向提供服務。相 信隨著雲端計算技術的發展儲存資源也必將向計算資源一樣可以方便靈活提供的提供雲化服務。