前言
根據(jù)2001年網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)(簡稱SNIA)給出的定義，存儲(chǔ)虛擬化是一種存儲(chǔ)技術(shù)，通過抽象化多臺(tái)磁盤陣列或網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)、應(yīng)用資源的內(nèi)部功能并簡化其復(fù)雜度，來消除網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)、應(yīng)用與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)聯(lián)性。存儲(chǔ)虛擬化目標(biāo)是讓復(fù)雜存儲(chǔ)使用簡單化、標(biāo)準(zhǔn)化，為主機(jī)層、應(yīng)用層提供一個(gè)簡單的、一致性的界面。存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)主要集中在存儲(chǔ)物理數(shù)據(jù)塊的抽象、封裝，讓數(shù)據(jù)庫或文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)透明的訪問物理數(shù)據(jù)塊。
存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)近年隨著云計(jì)算的發(fā)展在業(yè)界迅速升溫，其實(shí)遠(yuǎn)在5年前或者更早，VERITAS公司、IBM公司和VMware公司各自在自己領(lǐng)域都推出了自己存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的產(chǎn)品，時(shí)至今日，企業(yè)級(jí)的存儲(chǔ)虛擬化的使用仍非常有限，但隨著技術(shù)的日趨成熟，市場已開始加速發(fā)展。作者以IBM的PowerVM、VMware存儲(chǔ)虛擬化以及IBM的SVC為代表，結(jié)合幾年來使用這3個(gè)產(chǎn)品的實(shí)際領(lǐng)悟，來論述當(dāng)前企業(yè)使用該類技術(shù)的問題。
“虛擬”是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展中一個(gè)持續(xù)的話題，虛擬光驅(qū)、虛擬主機(jī)到虛擬計(jì)算等諸多概念紛紛出現(xiàn)。對(duì)存儲(chǔ)管理而言，虛擬化是一種令人欣喜的且有廣闊前景的解決方案。企業(yè)數(shù)據(jù)量的飛升，需要一種既可降低成本又能強(qiáng)化管理的存儲(chǔ)技術(shù)，在RAID、磁帶備份、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)已得到大規(guī)模應(yīng)用的今天，存儲(chǔ)虛擬化給企業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)帶來了全新的選擇。
1 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)概論
1．1基于主機(jī)或服務(wù)器的存儲(chǔ)虛擬化
該方案主要依賴安裝在服務(wù)器上的存儲(chǔ)管理軟件，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)卷虛擬化，形成虛擬邏輯卷，提供給文件系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫訪問。由于存儲(chǔ)管理軟件是運(yùn)行在服務(wù)器上，會(huì)占用服務(wù)器CPU資源，但是，因?yàn)椴恍枰魏胃郊佑布渲�，其最容易�?shí)現(xiàn)，投入成本最低，也可提供圖形接口，方便SAN和虛擬化存儲(chǔ)管理。代表產(chǎn)品為傳統(tǒng)的VERITAS的VFS，以及IBM的GPFS實(shí)現(xiàn)卷管理和文件系統(tǒng)級(jí)的虛擬化，還有目前非常熱的IBM的PowerVM，VMware的VMFS的存儲(chǔ)管理功能也可以劃到此類。在國內(nèi)，電信、移動(dòng)通信運(yùn)營商的系統(tǒng)使用這種傳統(tǒng)的存儲(chǔ)虛擬化的廣度和深度尤為突出。
1．2基于存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)虛擬化
該方案主要依賴于可提供虛擬化功能的高端存儲(chǔ)系統(tǒng)，其封裝了其他存儲(chǔ)設(shè)備物理特性，統(tǒng)一提供給存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器。當(dāng)然，這種虛擬化方案意味著將鎖定某一家存儲(chǔ)設(shè)備供應(yīng)商，但是，這種方法較容易實(shí)現(xiàn)，容易和某個(gè)特定存儲(chǔ)供應(yīng)商的設(shè)備相協(xié)調(diào)，更容易管理，同時(shí)它對(duì)用戶或維護(hù)管理人員都是透明的。代表廠商如HDS的UVP，HP的XP系列；對(duì)于陣列自身的虛擬化，可以有IBM的DS8000、XIV，HP的VA系列，DELL的Dell EqualLogic等。值得一提的是，NetApp的統(tǒng)一存儲(chǔ)系列有其獨(dú)到的特色，控制器的操作系統(tǒng)虛擬化程度非常高，從而可以輕松在一個(gè)host端口同時(shí)支持包括iscsi、FC等各類協(xié)議，近年來發(fā)展迅速，算是一個(gè)非常有生命力的存儲(chǔ)虛擬化的技術(shù)分支。
1．3基于存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)(SAN)的存儲(chǔ)虛擬化
通過在存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)這一級(jí)采用智能化的路由器、交換機(jī)或者是增加一個(gè)源數(shù)據(jù)服務(wù)器等來實(shí)現(xiàn)虛擬化的工作，提供一種中央虛擬化方式將網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)資源集中起來管理，從而降低了企業(yè)的總擁有成本(TCO：Total cost of ownership)，提供了一個(gè)“開放的”虛擬實(shí)施環(huán)境，最有可能支持任何的服務(wù)器、操作系統(tǒng)、應(yīng)用和存儲(chǔ)設(shè)備。從技術(shù)上講，基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)虛擬化又分為帶內(nèi)(In—Band)和帶外(Out．Band)兩種，這兩種方式的主要區(qū)別在于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)I／O與控制信息是否使用同一通道。該方案是目前業(yè)界比較認(rèn)可的發(fā)展方向，主要依賴增加SAN的虛擬化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，在存儲(chǔ)和主機(jī)(或者準(zhǔn)確地說光纖交換機(jī))之間形成虛擬層，將存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)上的各種品牌的磁盤陣列整合成可管理的存儲(chǔ)池，在存儲(chǔ)池中按需建立存儲(chǔ)虛擬卷，并將這些虛擬卷授權(quán)分配給存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，達(dá)到充分利用存儲(chǔ)容量、集中管理存儲(chǔ)、降低存儲(chǔ)成本的目的。代表產(chǎn)品為帶內(nèi)產(chǎn)品的IBM的SVC，LSI的StoreAge SVM等，但目前這個(gè)市場上，IBM的產(chǎn)品已經(jīng)處于壟斷地位。
2 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的實(shí)際價(jià)值
對(duì)于存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的實(shí)際價(jià)值，各個(gè)廠商論述不同，下面僅談?wù)勛髡叩膶?shí)際感受：
(1)可以有效控制存儲(chǔ)容量增長，提高存儲(chǔ)資源利用率。
利用VMware的VMFS存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，我們實(shí)現(xiàn)了3臺(tái)存儲(chǔ)的整合，共為120套系統(tǒng)分配了多達(dá)30TB的空間，并實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)分級(jí)。采用存儲(chǔ)虛擬化精簡配置，分配容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了存儲(chǔ)真實(shí)裸容量，達(dá)到24TB，而實(shí)際目前只用了8TB，避免了很大浪費(fèi)。如果不采用此技術(shù)實(shí)際購買物理存儲(chǔ)，就需要更多的投資，管理起來也更復(fù)雜。
利用IBM的PowerVM的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，我們實(shí)現(xiàn)了3臺(tái)存儲(chǔ)的整合，供60套系統(tǒng)使用。
隨著2011年底我們?cè)囼?yàn)云項(xiàng)目的啟動(dòng)，已開始正式使用IBM SVC存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，在更大范圍內(nèi)整合IBMDS4000存儲(chǔ)EMC、HDS、UIT等各家存儲(chǔ)廠商的存儲(chǔ)，并提高更深層次的存儲(chǔ)虛擬化。同樣利用精簡配置，一套小型機(jī)的系統(tǒng)環(huán)境節(jié)省的空間可高達(dá)70％以上。
(2)大大增加存儲(chǔ)靈活性，原有應(yīng)用程序不用修改就可以實(shí)現(xiàn)老存儲(chǔ)至新存儲(chǔ)整合遷移。利用VMware公司提供的vmotion工具，我們實(shí)現(xiàn)了1臺(tái)老的H3C存儲(chǔ)平滑遷移到1臺(tái)新的UIT存儲(chǔ)上。
同時(shí)，也利用了IBM的PowerVM技術(shù)完成了從老的富士通陣列向新的IBM存儲(chǔ)的整合遷移。
而最新的SVC使用過程中，我們順利實(shí)現(xiàn)一個(gè)操作系統(tǒng)的一個(gè)磁盤跨越3個(gè)陣列的鏡像，而無需系統(tǒng)層面做任何鏡像，看到的和原來一個(gè)磁盤沒有區(qū)別，大大降低業(yè)界長久以來為了實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)本地高可用性的技術(shù)復(fù)雜度。
可喜的是，在這些遷移和整合過程中，應(yīng)用程序未做任何變更，甚至在大部分場景下用戶業(yè)務(wù)無需中斷。
(3)簡化存儲(chǔ)的部署、管理。
利用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，對(duì)于不同廠商的存儲(chǔ)，除了初期的部署，日常存儲(chǔ)的管理有了統(tǒng)一的管理平臺(tái)。對(duì)于日常系統(tǒng)管理人員來說，基本上不再需要了解具體存儲(chǔ)的存放位置、管理界面等等。
3 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的適用場景
對(duì)于目前的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，存在以下實(shí)際情況：
(1)實(shí)現(xiàn)成本較高。
不論是IBM的PowerVM，還是VMware或VERITAS，或是IBM SVC，都不是免費(fèi)的午餐。該技術(shù)本身的采購成本會(huì)比較高。
(2)對(duì)性能不一定有很大提升。
由于多了中間層，一般情況下某些大量讀寫下，對(duì)性能有轉(zhuǎn)換的損耗，能否由于存儲(chǔ)虛擬化設(shè)備cache的增大而提升中低端陣列的性能，需要根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)具體分析和驗(yàn)證。由于精簡配置之類的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)性能的損失更是需要注意的。
(3)還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)。
雖然隨著越來越多廠商的推動(dòng)，尤其是云計(jì)算的興起，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)發(fā)展更迅速，但實(shí)際上目前仍然沒有真正形成業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施時(shí)的某項(xiàng)技術(shù)后不能排除這樣的現(xiàn)象：運(yùn)行幾年后，該技術(shù)分支的沒落，設(shè)備出了問題時(shí)找不到技術(shù)支持。基于以上三點(diǎn)，以下場景，可推薦使用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)：
(1)數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)數(shù)量種類多、數(shù)量多，以中低端存儲(chǔ)為主，至少5臺(tái)以上。
(2)數(shù)據(jù)中心的大多數(shù)環(huán)境用途以非核心業(yè)務(wù)環(huán)境為主，靈活性和管理便利性遠(yuǎn)大于性能的需求。
(3)數(shù)據(jù)中心大多數(shù)環(huán)境的存儲(chǔ)的I／O負(fù)荷一般很低。
(4)數(shù)據(jù)中心大多數(shù)環(huán)境的存儲(chǔ)使用負(fù)載有各自不同的時(shí)間周期，負(fù)載高峰不會(huì)同時(shí)到來。
(5)環(huán)境存儲(chǔ)廠商種類較多，希望簡化管理。
(6)存儲(chǔ)設(shè)備逐步老化，但其運(yùn)行的應(yīng)用軟件無法修改仍需繼續(xù)使用。
(7)系統(tǒng)環(huán)境申請(qǐng)時(shí)很難預(yù)估今后的容量變化或者不適合在線擴(kuò)充容量，希望精簡管理。
(8)分配的項(xiàng)目環(huán)境生命周期短，數(shù)量多，申請(qǐng)、撤消變化快。
(9)系統(tǒng)運(yùn)維人員有足夠的技術(shù)實(shí)力消化或有經(jīng)濟(jì)能力購買廠商的支持實(shí)施老存儲(chǔ)的整合。
(10)有較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力處理存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)產(chǎn)生的管理問題。
不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于開發(fā)測試環(huán)境、學(xué)習(xí)試驗(yàn)環(huán)境、邊緣非核心系統(tǒng)、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)有著天然的優(yōu)勢。對(duì)于規(guī)模較大的企業(yè)，上述環(huán)境需求較多時(shí)，可以實(shí)施該技術(shù)。
此外，對(duì)于有實(shí)力實(shí)施高可用性方案的企業(yè)，又有如上述第6點(diǎn)所述的特殊需求，也是一個(gè)較好的選擇。比如銀行、實(shí)施托管機(jī)房的企業(yè)等等。
除了少數(shù)特殊場景，截至目前，對(duì)于大多數(shù)企業(yè)級(jí)的高性能核心應(yīng)用，還是建議采用傳統(tǒng)方式，我們暫時(shí)不推薦使用該技術(shù)，但據(jù)分析和觀察，這樣的核心系統(tǒng)在整個(gè)企業(yè)里的比例正在快速縮小，應(yīng)該已經(jīng)低于20％。
4 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的實(shí)施成本
對(duì)于IBM的PowerVM技術(shù)，高端機(jī)型是免費(fèi)贈(zèng)送，中低端機(jī)型需要購買，但價(jià)格一般占機(jī)器的5％以下。對(duì)于IBM的UNIX刀片服務(wù)器，也免費(fèi)贈(zèng)送。
對(duì)于VMware，價(jià)格就相當(dāng)可觀了，加上必備的VMware軟件，據(jù)稱相當(dāng)于一臺(tái)服務(wù)器本身50％的價(jià)格，當(dāng)然一方面本身涵蓋了服務(wù)器虛擬化的功能，另一方面隨著業(yè)界競爭的激烈，相信價(jià)格應(yīng)該還會(huì)逐步下降；此外ESXi的免費(fèi)版本已可以實(shí)施基本的VMFS的存儲(chǔ)虛擬化的功能。
作為SAN層虛擬化的代表，IBM的SVC和最新推出的V7000系列已對(duì)外宣傳為云存儲(chǔ)的主打產(chǎn)品，價(jià)格和中低端陣列的成本相當(dāng)。
其次，由于存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的實(shí)施、管理、維護(hù)都是一個(gè)新的技術(shù)，也增加了相應(yīng)的復(fù)雜度，相應(yīng)帶來的成本也需要考慮。
總的來說，目前由于存儲(chǔ)虛擬化的相關(guān)軟硬件實(shí)施技術(shù)價(jià)格不菲，企業(yè)想使用該技術(shù)需要相當(dāng)多的經(jīng)濟(jì)投入。當(dāng)然IBM的UNIX刀片服務(wù)是特例，但前提是要有刀片中心。
5 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的適用時(shí)機(jī)
目前存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)已趨于成熟，對(duì)于新技術(shù)較為敏感和有實(shí)力的企業(yè)，如果想分享存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)帶來的好處，時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。
對(duì)于IBM的PowerVM存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，真正全面應(yīng)用是從power5系列機(jī)器開始的，2005年對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行研究，到2007年5月在某大型企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)開發(fā)測試平臺(tái)中正式購買安裝，標(biāo)志著存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)已可以開始企業(yè)級(jí)應(yīng)用。
對(duì)于Vmware，隨著大量硬件廠商的支持，市面上新購買的x86服務(wù)器大都可以使用。從很早就有的Vmware虛擬機(jī)(Vmware Workstation)，到現(xiàn)在Vshpere的ESX server，不可同日而語。基于和EMC、DELL的合作，目前我們?cè)趦?nèi)部的試驗(yàn)測試環(huán)境使用，效果良好。實(shí)際上，有相當(dāng)數(shù)量的銀行在實(shí)施Vmware的服務(wù)器虛擬化的同時(shí)也已經(jīng)實(shí)施了Vmware的存儲(chǔ)虛擬化。
對(duì)于IBM的SVC，早在2008年就開始跟蹤研究，從當(dāng)時(shí)不太穩(wěn)定的SVC4版的長期測試到現(xiàn)在的SVC6實(shí)施，經(jīng)過8年磨一劍，該產(chǎn)品已基本趨于穩(wěn)定，可以適于企業(yè)級(jí)應(yīng)用。事實(shí)上，今年IBM的SVC系列在國內(nèi)的銷售成爆發(fā)性增長，也強(qiáng)有力地證實(shí)了我們的觀點(diǎn)。而我們從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證并公司白用了2年后，正逐步工程實(shí)施推廣，并獲得了多項(xiàng)云計(jì)算存儲(chǔ)相關(guān)的技術(shù)方案和發(fā)明專利。
6 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的展望
隨著越來越多的云計(jì)算廠商特別是開源服務(wù)商Google、Amazon、Redhat、Cloudrea等公司的加入，尤其是開放源碼的云計(jì)算存儲(chǔ)技術(shù)hadoop的出現(xiàn)，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)仍然在快速發(fā)展中，我們認(rèn)為未來將會(huì)有以下變化：
(1)逐步從專業(yè)化向標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)變。即目前各個(gè)廠商互不兼容的現(xiàn)象將逐步消失，中低端存儲(chǔ)領(lǐng)域的速度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于高端存儲(chǔ)。
(2)成本逐步下降，乃至免費(fèi)。開源的云存儲(chǔ)技術(shù)的出現(xiàn)，將迫使IBM、EMC、Vmware、NetApp等主流廠商調(diào)低軟硬件本身的價(jià)格，而采取服務(wù)收費(fèi)等方式獲取利潤。
(3)應(yīng)用范圍加速擴(kuò)大。上述兩點(diǎn)問題的解決將促使越來越多的企業(yè)運(yùn)用該技術(shù)。
7 結(jié)語
通過以上論述，我們不難理解，雖然目前存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)非�；馃�，但企業(yè)應(yīng)用尤其是國內(nèi)企業(yè)其實(shí)還非常有限。但我們也同樣不難預(yù)見，該技術(shù)在企業(yè)的應(yīng)用將越來越廣泛。對(duì)于該技術(shù)的掌握和方案的形成及實(shí)施，也是一個(gè)IT企業(yè)技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn)。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：企業(yè)云計(jì)算的基石之存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)及其企業(yè)應(yīng)用的探討
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