虛擬化介紹（七）

因眾多原因而姍姍來遲的虛擬化系列介紹主要介紹存儲虛擬化，一般也需要分兩篇：本次介紹存儲和存儲虛擬化，軟件定義存儲等空洞概念；下篇介紹一下MS的Windows Server 2012或大華為在軟件虛擬化方面很具有代表性功能和特色。

一、常見存儲介紹

對于企業(yè)存儲設(shè)備而言，根據(jù)其實(shí)現(xiàn)方式主要劃分為DAS、NAS和SAN三種，分別針對不同的應(yīng)用環(huán)境，提供了不同解決方案。

DAS（Direct Attach Storage,直接附加存儲）：是直接連接于主機(jī)服務(wù)器的一種儲存方式，每一臺主機(jī)服務(wù)器有獨(dú)立的儲存設(shè)備，每臺主機(jī)服務(wù)器的儲存設(shè)備無法互通，需要跨主機(jī)存取資料時，必須經(jīng)過相對復(fù)雜的設(shè)備和系統(tǒng)，若主機(jī)服務(wù)器分屬不同的操作系統(tǒng)，要存取彼此的資料，更是復(fù)雜，有些系統(tǒng)甚至不能存取。通常用在單一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下且數(shù)據(jù)交換量不大，性能要求不高的環(huán)境下，可以說是一種應(yīng)用較為早的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

NAS（Network Attached Storage, 網(wǎng)絡(luò)附加存儲）：是一套網(wǎng)絡(luò)儲存設(shè)備,通常是直接連在網(wǎng)絡(luò)上并提供資料存取服務(wù)，一套 NAS 儲存設(shè)備就如同一個提供數(shù)據(jù)文件服務(wù)的系統(tǒng)，特點(diǎn)是性價比高。例如教育、政府、企業(yè)等數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用。

SAN（Storage Area Network,存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）：是一種用高速(光纖)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接專業(yè)主機(jī)服務(wù)器的一種儲存方式，此系統(tǒng)會位于主機(jī)群的后端，它使用高速I/O 聯(lián)結(jié)方式, 如 SCSI, ESCON 及 Fibre- Channels。一般而言，SAN應(yīng)用在對網(wǎng)絡(luò)速度要求高、對數(shù)據(jù)的可靠性和安全性要求高、對數(shù)據(jù)共享的性能要求高的應(yīng)用環(huán)境中，特點(diǎn)是代價高，性能好。例如電信、銀行的大數(shù)據(jù)量關(guān)鍵應(yīng)用。

至于以上三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，啰啰嗦嗦說了這么多，但大家看著不一定清晰明了，所以請看下面的對比圖即可。

二、存儲方面相關(guān)技術(shù)術(shù)語

RAID?(Redundant Array of Independent/InexpensiveDisks)獨(dú)立磁盤冗余陣列。是一種將多塊獨(dú)立的硬盤（物理硬盤）按不同的組合方式形成一個硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單塊硬盤更大的存儲容量、更高的可靠性和更快的讀寫性能等。按照磁盤陣列的不同組合方式，可以將RAID分為不同級別，包括RAID0到RAID6等7個基本級別，以及RAID0+1和RAID10等擴(kuò)展級別。不同RAID級別代表著不同的存儲性能、數(shù)據(jù)安全性和存儲成本等。下面我將選擇其中幾種RAID介紹。

RAID 0： 簡單地說，RAID0主要通過將多塊硬盤“串聯(lián)”起來，從而形成一個更大容量的邏輯硬盤。RAID0通過“條帶化（striping）”將數(shù)據(jù)分成不同的數(shù)據(jù)塊，并依次將這些數(shù)據(jù)塊寫到不同的硬盤上。因?yàn)閿?shù)據(jù)分布在不同的硬盤上，所以數(shù)據(jù)吞吐量得到大大提升。但是，很容易看出RAID0沒有任何數(shù)據(jù)冗余，因此其可靠性不高。

RAID 1：如果說RAID 0是RAID中一種只注重存儲容量而沒有任何容錯的極端形式，那么RAID1則是有充分容錯而不關(guān)心存儲利用率的另一種極端表現(xiàn)。RAID1通過“鏡像（mirroring）”，將每一份數(shù)據(jù)都同時寫到多塊硬盤（一般是兩塊）上去，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的完全備份。因此，RAID1 支持“熱替換”，在不斷電的情況下對故障磁盤進(jìn)行更換。一般情況下，RAID1 控制器在讀取數(shù)據(jù)時支持負(fù)載平衡，允許數(shù)據(jù)從不同磁盤上同時讀取，從而提高數(shù)據(jù)的讀取速度；但是，RAID1在寫數(shù)據(jù)的性能沒有改善。

RAID 3：與RAID 2類似，不同的是：1）以字節(jié)（byte）為單位進(jìn)行“條帶化”處理；2）以奇偶校驗(yàn)碼取代海明碼。RAID3的讀寫性能都還不錯，而且存儲利用率也相當(dāng)高，可達(dá)到(n-1)/n。但是對于隨即讀寫操作，奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。

RAID 4：與RAID 3的分布結(jié)構(gòu)類似，不同的是RAID 4以數(shù)據(jù)塊（block）為單位進(jìn)行奇偶校驗(yàn)碼的計算。另外，與RAID2和RAID3不同的是，RAID4中各個磁盤是獨(dú)立操作的，并不要求各個磁盤的磁頭同步轉(zhuǎn)動。因此，RAID4允許多個I/O請求并行處理。

RAID 5: RAID 3和RAID 4都存在同一個問題，就是奇偶校驗(yàn)碼放在同一個硬盤上，容易造成寫操作的瓶頸。RAID5與RAID4基本相同，但是其將奇偶校驗(yàn)碼分開存放到不同的硬盤上去，從而減少了寫奇偶校驗(yàn)碼帶來瓶頸的可能性。

RAID 0+1: 為了獲取更好的I/O吞吐率或者可靠性，將不同的RAID標(biāo)準(zhǔn)級別混合產(chǎn)生的組合方式叫做嵌套式RAID，或者混合RAID。RAID0+1是先將硬盤分為若干組，每組以RAID0的方式組成“條帶化”的硬盤陣列，然后將這些組RAID0的硬盤陣列以RAID1的方式組成一個大的硬盤陣列。

RAID 1+0: 類似于RAID 0+1， RAID 10則是先“鏡像”（RAID 1）、后“條帶化”（RAID0）。RAID0+1和RAID10性能上并無太大區(qū)別，但是RAID10在可靠性上要好于RAID0+1。這是因?yàn)樵赗AID10中，任何一塊硬盤出現(xiàn)故障不會影響到整個磁盤陣列，即整個系統(tǒng)仍將以RAID10的方式運(yùn)行；而RAID0+1中，一個硬盤出現(xiàn)故障則會導(dǎo)致其所在的RAID0子陣列全部無法正常工作，從而影響到整個RAID0+1磁盤陣列 – 在只有兩組RAID0子陣列的情況下，整個系統(tǒng)將完全降級為RAID0級別。

JBOD?（Just a Bunch Of Disks）：?JBOD是指在一個底板上安裝的帶有多個磁盤驅(qū)動器的存儲設(shè)備，類似于RAID，但實(shí)質(zhì)上又不同。因此中文多將其翻譯為磁盤簇。JBOD通過SCSI電纜或其他連接方式，將多塊磁盤串聯(lián)起來，組成一個大的邏輯磁盤 。因此，相比起一堆松散的磁盤，JBOD更容易管理。典型的JBOD磁盤系統(tǒng)可以容納8個或者16個硬盤。連接在這個JBOD上的服務(wù)器將所有這些磁盤識別成為一系列單獨(dú)的磁盤。因此，一個16個硬盤合并的JBOD磁盤系統(tǒng)需要16個設(shè)備地址。在一些I/O技術(shù)，比如SCSI和光纖環(huán)路中，這會引發(fā)設(shè)備地址不足等問題。

和RAID磁盤陣列不同，JBOD沒有前段邏輯來管理磁盤上的數(shù)據(jù)分布，每個磁盤都是進(jìn)行獨(dú)立尋址。相比較于RAID磁盤陣列，JBOD缺乏數(shù)據(jù)安全保障和數(shù)據(jù)分布管理等功能，但是基于其低成本、大容量和易管理等特點(diǎn)，JBOD最近幾年在業(yè)界還是得到了廣泛的使用。

SCSI?(Small Computer System Interface)：小型計算機(jī)系統(tǒng)接口，是一種智能的通用接口標(biāo)準(zhǔn)，定義了一系列用于連接計算機(jī)和各種外部設(shè)備的命令、協(xié)議以及接口規(guī)范等，常見用于硬盤和磁帶等設(shè)備。

SCSI有多種接口形式，早期主要是并行的SCSI接口（如SPI）；在2008年，串行的SCSI接口SAS（Serial Attached SCSI）以其在數(shù)據(jù)吞吐率方面的潛力和優(yōu)勢取代了SPI。另外，還有SCSI和光纖信道結(jié)合產(chǎn)生的FCP協(xié)議（SCSI-over-FibreChannel Protocol）。而ISCSI則完全摒棄SCSI在接口上規(guī)范，將SCSI的命令和協(xié)議等其他部分移植到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上來，通過普通的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸SCSI的數(shù)據(jù)和命令等。

FC?(Fibre Channel) & FCoE：光纖信道，是一種用光纖作為媒質(zhì)的光傳輸通道，是一種高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 在初期，F(xiàn)C主要是為高速局域網(wǎng)設(shè)計的，現(xiàn)在多用于SAN等存儲網(wǎng)絡(luò)中。光纖信道具有長距離、高速率、低延遲和低錯誤率等特點(diǎn)。由于以太網(wǎng)的快速發(fā)展（千兆網(wǎng)和萬兆網(wǎng)的出現(xiàn)和普及）以及存儲網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)的不斷融合，現(xiàn)在又出現(xiàn)了以太網(wǎng)光纖通道FCoE（FibreChannel over Ethernet）。FCoE將底層關(guān)于傳輸?shù)膮f(xié)議層FC-0和FC-1完全用以太網(wǎng)協(xié)議取代，上面的幾個協(xié)議層依然不變。FCoE的好處是不需要特殊的FC接口，從而減少了服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)量，簡化了管理配置和降低了功耗等。

三、存儲虛擬化

存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會(SNIA：Storage Networking Industry Association)對存儲虛擬化技術(shù)是這樣定義的：

The act of abstracting, hiding or isolating the internal function of a storage (sub) system or service from applications, compute servers or general network resources for the purpose of enabling application and network independent management of storage or data.

參考譯文：

通過對存儲(子)系統(tǒng)或存儲服務(wù)的內(nèi)部功能進(jìn)行抽象、隱藏或隔離，使存儲或數(shù)據(jù)的管理與應(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。

說到這里，可以補(bǔ)充一句：其實(shí)所有的存儲都已被設(shè)備驅(qū)動，文件系統(tǒng)，管理系統(tǒng)等“虛擬化”了（參考虛擬化系列介紹（三）里的個人總結(jié)或牢騷），因?yàn)槲覀儫o法識別和使用物理存儲介質(zhì)上的物理“0”和“1”（磁盤上的磁極方向，數(shù)字電路的開和關(guān)，光盤的凹和凸等）。這里的存儲虛擬化，主要是指在已有的傳統(tǒng)存儲解決方案基礎(chǔ)上，應(yīng)云計算的需求再用一種技術(shù)或再套一個馬甲將底層存儲設(shè)備進(jìn)行抽象化統(tǒng)一管理，向服務(wù)器層屏蔽存儲設(shè)備硬件的特殊性，而只保留其統(tǒng)一的邏輯特性，從而實(shí)現(xiàn)了存儲系統(tǒng)集中、統(tǒng)一而又方便的管理，而這種技術(shù)可以說就是存儲虛擬化。對比一個計算機(jī)系統(tǒng)來說，整個存儲系統(tǒng)中的虛擬存儲部分就像計算機(jī)系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)，對下層管理著各種特殊而具體的設(shè)備，而對上層則提供相對統(tǒng)一的運(yùn)行環(huán)境和資源使用方式。

存儲虛擬化是一種新興的解決方案，它可以在存儲系統(tǒng)與服務(wù)器之間添加新的軟件或硬件層，使應(yīng)用不再需要了解數(shù)據(jù)寄存于哪個服務(wù)器、分區(qū)或存儲子系統(tǒng)。管理人員能夠識別、提供和管理分散的存儲，就像在一個單一、整合的資源中。而通過存儲虛擬化，可用性也得到了提高。由于應(yīng)用沒有被局限在特定的儲存資源，因此對中斷的抵抗能力也大大提升了一步。

除此之外，存儲虛擬化還能協(xié)助對存儲容量的預(yù)期進(jìn)行自動化，降低了人工作業(yè)的需求。存儲資源可以在不影響績效的前提下獲得更新，大幅減少了當(dāng)機(jī)時間。

四、軟件定義存儲

軟件定義存儲?(Software Defined Storage，SDS)說白了就是存儲虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式，軟件定義存儲可以說就是軟件管理并控制后端的硬件，通過API向用戶提供接口。也是當(dāng)今被熱炒的一個概念，如VMware今年宣布將收購總部位于加州桑尼維爾的虛擬化存儲公司Virsto就是證明。

軟件定義存儲NetApp很多年前就在做，如ONTAP，它的主要功能就是耦合存儲服務(wù)和存儲硬件設(shè)備。特別是ONTAP和亞馬遜的云服務(wù)結(jié)合之后，NetApp在所謂的軟件定義存儲上做的相當(dāng)不錯。

存儲虛擬化的基本概念與其他很多虛擬化相似。存儲不再只服務(wù)于指定的服務(wù)器，或者指定的虛擬機(jī)；軟件讓存儲資源池化，并使得集中管理存儲資源成為可能。結(jié)果對于虛機(jī)來說，各種異質(zhì)的存儲組件對外呈現(xiàn)為單一的資源，省去了分別管理不同存儲盤的麻煩。

五、存儲虛擬化的實(shí)現(xiàn)

存儲的虛擬化可以在三個不同的層面上實(shí)現(xiàn)，包括了基于專用卷管理軟件在主機(jī)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，或者利用陣列控制器的固件(Firmware)在磁盤陣列上實(shí)現(xiàn)，再或者是利用專用的虛擬化引擎在存儲網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，可見對應(yīng)著我上面所說的三種存儲結(jié)構(gòu)方式DAS,NAS和SAN。

基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化技術(shù)。當(dāng)有多個主機(jī)服務(wù)器需要訪問同一個磁盤陣列的時候，可以采用基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化技術(shù)。此時虛擬化的工作是在存儲設(shè)備的控制器上完成，通過在存儲設(shè)備控制器中添加虛擬化功能，將一個存儲設(shè)備(如磁盤陣列)上的存儲容量劃分為多個存儲空間(LUN)，供不同的主機(jī)系統(tǒng)訪問。

智能的存儲設(shè)備控制器提供數(shù)據(jù)塊級別的整合，同時還提供一些附加的功能，例如：LUN Masking、緩存、即時快照、數(shù)據(jù)復(fù)制等。對于數(shù)據(jù)量較小，存儲設(shè)備單一，適合使用基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化技術(shù)。

基于存儲網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化技術(shù)。基于存儲網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化技術(shù)通過在存儲域網(wǎng)(SAN)中添加虛擬化引擎實(shí)現(xiàn)。虛擬化引擎是一個或多個獨(dú)立的設(shè)備，對多個存儲設(shè)備和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并向多臺主機(jī)提供數(shù)據(jù)存儲和訪問的界面。

基于存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化是近年存儲行業(yè)的一個發(fā)展方向。與基于主機(jī)和存儲設(shè)備的虛擬化不同，基于存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化功能是在存儲局域網(wǎng)絡(luò)(SAN)內(nèi)部完成的，基于存儲和基于主機(jī)的兩種虛擬化方法的優(yōu)點(diǎn)都可以在存儲網(wǎng)絡(luò)虛擬化上同時體現(xiàn)，它支持?jǐn)?shù)據(jù)中心級的存儲管理以及異構(gòu)的主機(jī)系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)。

天啊，昏天暗地、空洞乏味卻又不得不說一下的名詞術(shù)語介紹完畢，今天到此結(jié)束，忙工作去！

虛擬化

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實(shí)的內(nèi)容，請聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實(shí)后本網(wǎng)站將在24小時內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡(luò)用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實(shí)的內(nèi)容，請聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實(shí)后本網(wǎng)站將在24小時內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。