三种存储虚拟化技术浅析

邓巍 王倩

（中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司，黑龙江 哈尔滨 150080）

数据是企业最大的财富，任何一家公司都不可掉以轻心。数据一旦丢失，企业失去的不仅是眼前的财富，更可能是未来的发展机会，因此许多企业纷纷引入先进的网络存储技术，希望存储资源像我们日常生活中的水和电一样，成为企业信息系统中的“公用设施”。

光纤通道的引入为分布式存储系统的应用扫清了道路，使得异构主机能够在分布式存储系统中实现共享。“存储公用设施模型“要求存储系统的管理处于集中控制之下，同时允许分布于不同地理位置的主机能够访问集中管理的数据，用户不必考虑存储设备的布局方式、采用何种存储系统以及资源如何配置。同时，用户也会有一种强烈的安全感，确信未经授权的数据访问将会遭到严禁。

存储虚拟化是支持存储公用设施模型的关键技术，是安全可靠的动态存储池，可以适应和包容丰富多样、迅速发展的存储设备，具备为异构服务器和客户机提供服务的能力。因此，虚拟存储系统必须具备下列功能：存储协议的自由转换，例如从SCSI到光纤通道协议或者从SSA到光纤通道协议，能够支持异构存储和服务器环境。支持高可用性和高性能SAN存储配置，例如指定主从镜像和空闲驱动器、产生合成式驱动器、联结多个存储子系统构成单一驱动器、实现集中管理以及灵活的存储容量扩充。具有可视性和可管理性，能够在更新和恢复等突发事件发生时及时通知管理员。通过TCP/IP网络实现镜像、快照和异步远程拷贝等数据复制操作。

从系统的观点看，有三种主要的存储虚拟化方法：基于主机的虚拟存储；基于存储设备的虚拟存储;基于网络的虚拟存储。

1 基于主机的虚拟存储

基于主机的虚拟存储依赖于代理或管理软件，它们安装在一个或多个主机上，实现存储虚拟化的控制和管理。由于控制软件是运行在主机上，这就会占用主机的处理时间。因此，这种方法的可扩充性较差，实际运行的性能不是很好。基于主机的方法也有可能影响到系统的稳定性和安全性，因为有可能导致不经意间越权访问到受保护的数据。这种方法要求在主机上安装适当的控制软件，因此一个主机的故障可能影响整个SAN系统中数据的完整性。软件控制的存储虚拟化还可能由于不同存储厂商软硬件的差异而带来不必要的互操作性开销，所以这种方法的灵活性也比较差。

但是，因为不需要任何附加硬件，基于主机的虚拟化方法最容易实现，其设备成本最低。使用这种方法的供应商趋向于成为存储管理领域的软件厂商，而且目前已经有成熟的软件产品。这些软件可以提供便于使用的图形接口，方便地用于SAN的管理和虚拟化，在主机和小型SAN结构中有着良好的负载平衡机制。从这个意义上看，基于主机的存储虚拟化是一种性价比不错的方法。

2 基于存储设备的虚拟化

基于存储设备的存储虚拟化方法依赖于提供相关功能的存储模块。如果没有第三方的虚拟软件，基于存储的虚拟化经常只能提供一种不完全的存储虚拟化解决方案。对于包含多厂商存储设备的SAN存储系统，这种方法的运行效果并不是很好。依赖于存储供应商的功能模块将会在系统中排斥JBODS(JustaBunchofDisks，简单的硬盘组)和简单存储设备的使用，因为这些设备并没有提供存储虚拟化的功能。当然，利用这种方法意味着最终将锁定某一家单独的存储供应商。

基于存储的虚拟化方法也有一些优势：在存储系统中这种方法较容易实现，容易和某个特定存储供应商的设备相协调，所以更容易管理，同时它对用户或管理人员都是透明的。但是，我们必须注意到，因为缺乏足够的软件进行支持，这就使得解决方案更难以客户化(customzing)和监控。

3 基于网络的虚拟存储

基于网络的虚拟化方法是在网络设备之间实现存储虚拟化功能，具体有下面2种方式：

3.1 基于互联设备的虚拟化

基于互联设备的方法如果是对称的，那么控制信息和数据走在同一条通道上;如果是不对称的，控制信息和数据走在不同的路径上。在对称的方式下，互联设备可能成为瓶颈，但是多重设备管理和负载平衡机制可以减缓瓶颈的矛盾。同时，多重设备管理环境中，当一个设备发生故障时，也比较容易支持服务器实现故障接替。但是，这将产生多个SAN孤岛，因为一个设备仅控制与它所连接的存储系统。非对称式虚拟存储比对称式更具有可扩展性，因为数据和控制信息的路径是分离的。

但是，基于设备的方法也继承了基于主机虚拟化方法的一些缺陷，因为它仍然需要一个运行在主机上的代理软件或基于主机的适配器，任何主机的故障或不适当的主机配置都可能导致访问到不被保护的数据。同时，在异构操作系统间的互操作性仍然是一个问题。

3.2 基于路由器的虚拟化

基于路由器的方法是在路由器固件上实现存储虚拟化功能。供应商通常也提供运行在主机上的附加软件来进一步增强存储管理能力。在此方法中，路由器被放置于每个主机到存储网络的数据通道中，用来截取网络中任何一个从主机到存储系统的命令。由于路由器潜在地为每一台主机服务，大多数控制模块存在于路由器的固件中，相对于基于主机和大多数基于互联设备的方法，这种方法的性能更好、效果更佳。由于不依赖于在每个主机上运行的代理服务器，这种方法比基于主机或基于设备的方法具有更好的安全性。当连接主机到存储网络的路由器出现故障时，仍然可能导致主机上的数据不能被访问。但是只有联结于故障路由器的主机才会受到影响，其他主机仍然可以通过其他路由器访问存储系统。路由器的冗余可以支持动态多路径，这也为上述故障问题提供了一个解决方法。由于路由器经常作为协议转换的桥梁，基于路由器的方法也可以在异构操作系统和多供应商存储环境之间提供互操作性。每一种方法都由其优缺点。

结语

基于主机和基于存储的方法对于初期的采用者来说魅力最大，因为他们不需要任何附加硬件，但对于异构存储系统和操作系统而言，系统的运行效果并不是很好。对于那些要求最大限度进行互操作的企业来说，基于交换机或基于路由器的方法可能更为恰当。对那些要求更高可扩充性的用户来说，基于路由器的方法是最优选择。基于互联设备的方法处于两者之间，它回避了一些安全性问题，存储虚拟化的功能较强，能减轻单一主机的负载，同时可获得很好的可扩充性。

[1]郭涛.存储虚拟化应用为先[J].日立数据系统有限公司，2010-12-15.

[2]王楠，蒋金虎.存储虚拟化技术研究与比较[J].洛阳师范学院学报，2007.