加一层的学问—存储虚拟化技术与应用

　　虚拟化可谓是如日中天，继服务器虚拟化之后，存储虚拟化也开始步入用户的视野。

　　对于服务器虚拟化，如今用户已经很了解了，就是通过虚拟化软件，将一台物理服务器虚拟为多台虚拟服务器，借助Vmotion等迁移特性，提高服务器计算资源的利用率。但是对于存储虚拟化，很多人就不了解了。套用服务器虚拟化的经验，存储虚拟化莫非也是将一个物理磁盘或者阵列，虚拟为多个虚拟盘或虚拟阵列，答案是否定的。从服务器虚拟化，到存储虚拟化只有一个共同点，就是通过池化资源的方式，提高计算资源或者存储资源的利用率。

　　池化的话题

　　对于存储而言，池化的概念并不陌生。可以说，存储池化概念的提出不始于存储虚拟化，在存储从服务器直联存储到以SAN或者NAS为代表的网络存储的发展过程中，就提出了池化的概念。

　　借助池化，网络存储可以有效提升存储的利用率。因此，从直联存储向网络存储的发展过程，从技术上看，就是一个磁盘池化的过程。JBOD也好，RAID也好，以及SAN和NAS都是借助池化来提升磁盘的利用率。如今，存储虚拟化不可避免的又提出了池化。那么，此池化与彼池化有什么区别呢?

　　为什么网络存储池化之外，还需要一个存储虚拟化的池化呢?换句话说，是不是SAN或者NAS的网络存储不够彻底。对此，IBM存储架构师马静指出，信息化不断发展，在用户信息化应用过程中，在不同时期会有不同的需求，引入不同的应用系统。与此同时，产品技术的发展，不同时期也会有所不同，两者结合，就造成了不同的应用系统并存，造成所谓信息孤岛。存储也是这样，针对不同应用而设计的多套SAN、NAS系统并存，造成所谓存储的信息孤岛。那么，不同的SAN、NAS系统之间，其存储资源是无法进行共享。

　　对于多套网络存储系统并存，中国民航计算机信息中心生产调度部负责人戚前方指出，从企业发展的角度，SAN的出现就是企业需求的表现。如果纯粹从理论的角度，用一个SAN所构建的网络存储系统支撑企业所有应用系统的存储需求，这是有可能的。但从实际情况看，这是非常困难的。戚前方指出，目前很多企业都存在着多套SAN系统并存，不同SAN系统利用率不同，但是又没有办法让多个SAN系统之间形成资源联动。戚前方表示，作为用户他非常需要能够灵活调配存储资源的解决方案。

　　用一套SAN系统来整合企业存储，从技术上也有很大难度。马静指出，一来SAN存储目前还没有完全一个通用的标准，各家主流厂商所生产的SAN系统，虽有标准但所遵循程度不一，没有做到完全的标准化。还有一方面，各家管理平台不一样，因此用SAN来满足存储资源池化，实现存储资源的灵活调配，几乎不可行。这也是存储虚拟化产生和发展的原因。

　　存储虚拟化

　　所谓存储虚拟化，就是借助相关的存储虚拟化设备，如IBM所推出的SVC，对目前用户环境下的多套存储系统进行整合，进行虚拟化配置之后映射给主机系统，实现存储资源的最大共享。马静指出，虚拟化之后，对于用户而言不需要了解数据是存储在哪个系统，从而实现了存储资源的透明化。

　　“从用户的角度看，存储最好能够像家中的水龙头一样，打开就有水，就能用，但是你不需要了解，水龙头的水来自哪个水厂。只要能够进行存储资源的灵活调配，数据信息可以自动流动，这就是存储虚拟化所能够带来的意义。”戚前方说。

　　“在技术实现上，存储虚拟化是一套物理设备，是一个软硬件的集成方案。”马静介绍说。

　　就IBM存储虚拟化解决方案而言，SVC是在SAN网络层进行虚拟化，通过在主机和SAN存储设备之间构建一个虚拟引擎连接，将主机传输出来的I/O数据，直接导向虚拟引擎节点，对于IBM而言，就是导向SVC，然后在SVC的控制下，经SAN交换机，交付各个SAN系统，进行后端存储保存。总而言之，就是在原有的存储结构中，新加入了一个存储虚拟化层，并用这个新加入的存储虚拟化层，对于应用系统数据进行统一管理和调配。

　　据马静介绍，之所以大费周折，对现有存储系统进行虚拟化改造，是因为，存储虚拟化可以带来一系列的好处。一来，它实现了存储资源的池化和共享。众所周知，目前的存储系统所采用很多磁盘，其实并不完全由于存储容量的考虑，只要是为满足存储系统对性能的要求，通过多磁盘并行存储，改善系统的IOPS.实施存储虚拟化，相当于建立了一个整合多套存储资源的存储池，也意味着可以使用更多磁盘，不仅提高了性能，同时磁盘资源配置更加灵活。二来，存储虚拟化还可以利旧，继续发挥一些老旧存储系统。以一些老旧中低端存储为例，这些系统的特点是缓存比较小，通常只有几个G，超过8G的都很少，对整个存储系统影响比较大，但是他们的磁盘容量大。采用存储虚拟化，以SVC为例，它采用集群配置的方式，一个节点就有8G缓存，因此在存储虚拟化的统一调度下，可以显著提高老旧存储系统的性能，同时发挥其大容量的需求。

　　此外，一些高级的管理特性，如Thin Provisioning(自动精简配置)等，这些管理特性以往只有在高端存储系统才具有，尽管今年来，这些高端技术和管理特性也在逐步往中低端产品下移，单是对于老旧系统而言，不具备这样的管理特性。此外如快照，它是保持CDP(连续数保护)很重要的一个特性，可以确保系统故障时，恢复到快照时间点。但是快照也有一个缺点，就是占用存储磁盘的空间，很多中低端存储就是受容量限制，无法开展快照应用。IBM在快照技术上具有专利技术，其快照卷较之源卷可以做得非常小，即发挥了快照的特性，又减少存储容量的影响。这样的一些技术，通过引入存储虚拟化被自动引入，从而将现有的存储系统拉升一个台阶。这也是存储虚拟化所带来的好处。

　　平衡与取舍

　　存储虚拟化的好处显而易见的，但是落实到应用，用户不可避免的会有所担心。对此，戚前方指出，主要的担心有两点：一是存储虚拟化层自身的开销，对原有存储系统的影响;二来就是对于备份中心而言，目前企业多采用同步同构模式，或者采用异构同步的模式，随着存储虚拟化层的引入，对于备份的模式会产生怎么样的影响。

　　对于这些担心，马静观点认为，在整个数据链路通道上，增加一层虚拟化的，从整个系统的高可用性来说，肯定有所降低，毕竟增加了一个环节。但这是一个取舍的问题。要享受存储虚拟化的种种好处，那么就要付出一些代价。实际上，对于存储虚拟化层的可靠性，在设计上有很多的技术考虑和保证。以SVC为例，它采用集群配备和扩展的模式，可以从2个节点一直扩展到8个节点，未来可以扩展到更多，所支持的存储容量从TB级一直可以到PB级。在稳定性方面，IBM SVC设计可以达到99.999%，具有很高的质量保证。兼容性方面，从2003年设计开始，SVC已经有6年的历史，其间IBM与几十家光纤交换机、主机、操作系统和存储厂商都有合作，目前用户可以透过网站了解兼容性情况。实际上，也只有做到了兼容，才会有存储虚拟化。

　　据了解，引入存储虚拟化，至少停机一次。首先需要用户停机，确保所有数据全部保存到后端磁盘，做到数据的完整、可用。在此之后，把SVC存储虚拟化系统接入到SAN里来，它需要做好相应的部署工作，如一一映射管理等，因为必须要保证数据的可用和一致。但这个过程比较容易控制，因不牵扯具体数据拷贝时间，因此所需要的时间很短，少则一个小时，如果整合的系统非常多，所需要时间就会加长。待部署工作完成之后，就可以进行虚拟化配置，此后系统就可以工作了。此外，在服务器方面，需要按照一个软件，以确保不会产生链路故障，不会影响数据的一致性，同时肩负负载均衡的功能。

　　总之，存储虚拟化前期规划非常重要，需要针对用户应用现状，给出专业化的解决方案。所谓大块头需要大智慧，对于存储虚拟化应用而言，就需要整体的规划部署，取舍与平衡。据了解，为了推动存储虚拟化应用发展，IBM方面会推出一系列的优惠策略，以及专业化的咨询与服务。