为什么我们需要存储虚拟化

如果您熟悉虚拟环境和产品，您可能还听说过许多虚拟化类型。 存储虚拟化是其中重要的一个。

存储虚拟化是将物理存储从多个存储设备汇集到一个由中间控制台管理的看似单一的存储设备中。它通常用于虚拟环境中的虚拟机(VM)。

存储虚拟化

与传统存储技术相比，存储虚拟化具有以下优势：

  • 更高的磁盘利用率：虽然传统存储技术的磁盘利用率通常只有30%-70%，但存储虚拟化的磁盘利用率可以达到70%-90%。
  • 更大的灵活性：存储虚拟化可以适应不同厂商和不同类别的异构存储平台，为存储资源管理提供更大的灵活性。
  • 更简单的IT环境：存储虚拟化减少了运行应用程序所需的硬件数量，从而简化了数据中心的复杂性。
  • 管理更轻松：存储虚拟化为用户提供了一种集中管理大容量存储系统的方式，可以有效避免存储设备扩容带来的麻烦。
  • 更高的性能：虚拟化存储系统将每次数据访问所需的带宽分配给更多的存储模块，提高整体系统访问速度。
  • 成本更低：与传统数据中心复杂的基础设施和网络相比，存储虚拟化需要更少的资源（硬件、物理存储、IT支持等），从而减少前期投资和后期维护成本。
  • 适应性强的现代化：过渡到存储虚拟化为组织提供了利用虚拟化、软件定义技术和超融合的新发展的新机会。

这些明显的优势是许多企业需要存储虚拟化的原因。接下来，我将介绍存储虚拟化的工作原理以及存储虚拟化包括哪些不同类型。

存储虚拟化的工作原理

从本质上讲，存储虚拟化是一种将物理存储资源抽象出来，消除物理存储设备传统界限的技术。它将存储管理软件和底层硬件基础设施分开，将阵列和磁盘抽象成一个巨大的虚拟存储池，以便为系统管理员提供存储资源的无缝虚拟视图。

为了提供对存储在8物理存储设备上的数据的访问，虚拟化软件需要使用元数据或算法创建映射以动态定位数据。然后虚拟化软件拦截来自应用程序的读写请求，并使用创建的映射来查找或将数据保存到适当的物理设备。

存储虚拟化工作原理

存储虚拟化的两种类型

一般来说，有2种基本的存储虚拟化技术：块级和文件级存储。

  • 块级存储虚拟化：常见的存储虚拟化类型。它从系统的物理组件（内存块和存储介质）中抽象出系统的逻辑存储（驱动器分区）。
    存储虚拟化引擎发现多个阵列和单个介质上的所有可用块，而不管存储系统的物理位置、逻辑分区或制造商。引擎将数据留在其物理位置并将地址映射到虚拟存储池。这使引擎能够向服务器提供多供应商存储系统容量，就好像存储是单个阵列一样。
  • 文件级存储虚拟化：NAS设备在物理上和逻辑上相互独立，需要单独管理、优化和配置。因此，管理多个NAS设备既费时又费钱，尤其是在它们之间迁移数据时。
    文件的存储虚拟化打破了普通NAS阵列中被访问数据与物理内存位置之间的依赖关系，NAS资源池化使得后台处理文件迁移变得更加容易，大大简化了管理多个NAS设备的过程。单个管理控制台，有助于提高性能。
存储虚拟化的两种类型

块级存储虚拟化实现途径

块级存储虚拟化有3种实现方式：基于主机、基于存储设备和基于网络的存储虚拟化。以下是它们从几个方面的总结比较：

主机兼容性存储兼容性可扩展性执行表现
基于主机+++++++
基于存储设备++++++++++
基于网络+++++++++++++

接下来，我将进一步详细介绍这3种存储虚拟化方法及其虚拟化存储的解决方案。

基于主机的存储虚拟化

虚拟化和管理是通过安装在一台或多台主机上的代理或软件在主机级别实现的。物理存储几乎可以是任何设备和阵列。

✔ 优点：

  • 支持异构存储系统。
  • 设备成本低，因为不需要额外的硬件。
  • 各种产品和服务供应商。
  • 主机和小型SAN结构中良好的工作负载平衡机制。

☞ 缺点：

  • 占用主机资源，容易影响性能。
  • 可能导致操作系统(OS)和应用程序之间出现不兼容问题。
  • 给主机维护、升级、扩容带来困难，影响系统稳定性。
  • 需要复杂的数据迁移过程，这也可能影响业务连续性。

✅ 基于主机的存储虚拟化解决方案：

Symantec Veritas Volume Manager LVM—赛门铁克Veritas逻辑卷管理器

基于存储设备的存储虚拟化

主存储控制器提供跨控制器的池化、元数据管理、复制和迁移服务，并允许直接连接到来自相同或不同供应商的其他存储控制器。

✔ 优点：

  • 没有额外的硬件或基础设施要求。
  • 不会增加单个I/O的延迟。
  • 不消耗主机资源。
  • 丰富的数据管理相关功能。

☞ 缺点：

  • 仅跨连接的控制器优化存储利用率
  • 复制和数据迁移只能跨连接的控制器和相同供应商的设备进行远距离支持。
  • 增加了需要配置多个存储设备的数据管理软件的总体成本。

✅ 基于存储设备的存储虚拟化解决方案：

  • H3C IX/EX
  • HP EVA
  • HDS TagmaStor
  • SUN 6920

基于网络的存储虚拟化

基于网络的存储虚拟化设备使用iSCSI或FC光纤通道网络作为SAN进行连接，并在执行I/O的主机和提供存储容量的存储控制器之间提供抽象层。

基于网络的存储虚拟化有两种普遍可用的实现方式，即基于设备的和基于交换机的。

✔ 优点：

  • 真正的异构存储虚拟化
  • 不消耗主机资源。
  • 带内数据缓存是可能的。
  • 一个单一的统一管理界面，对所有虚拟化存储具有良好的可扩展性。

☞ 缺点：

  • 数据管理受供应商支持的限制。
  • 难以在基于交换的设备中实现快速元数据更新

✅ 基于网络的存储虚拟化解决方案：

  • H3C IV
  • IBM SVC
  • EMC VPLEX
  • NetApp GFiler
存储虚拟化解决方案

总结

由于与传统存储相比具有显着优势，虚拟化存储一经发展便成为IT行业的一大趋势。此外，不仅虚拟化存储软件将得到进一步发展，存储管理计划规范（SMI-S）等标准也将被广泛接受，使虚拟化产品能够更好地兼容各种存储系统，为企业提供了更多的选择。