前言
根據2001年網絡存儲工業協會(簡稱SNIA)給出的定義，存儲虛擬化是一種存儲技術，通過抽象化多臺磁盤陣列或網絡、主機、應用資源的內部功能并簡化其復雜度，來消除網絡、主機、應用與數據存儲的關聯性。存儲虛擬化目標是讓復雜存儲使用簡單化、標準化，為主機層、應用層提供一個簡單的、一致性的界面。存儲虛擬化實現主要集中在存儲物理數據塊的抽象、封裝，讓數據庫或文件系統實現透明的訪問物理數據塊。
存儲虛擬化技術近年隨著云計算的發展在業界迅速升溫，其實遠在5年前或者更早，VERITAS公司、IBM公司和VMware公司各自在自己領域都推出了自己存儲虛擬化技術的產品，時至今日，企業級的存儲虛擬化的使用仍非常有限，但隨著技術的日趨成熟，市場已開始加速發展。作者以IBM的PowerVM、VMware存儲虛擬化以及IBM的SVC為代表，結合幾年來使用這3個產品的實際領悟，來論述當前企業使用該類技術的問題。
“虛擬”是計算機技術發展中一個持續的話題，虛擬光驅、虛擬主機到虛擬計算等諸多概念紛紛出現。對存儲管理而言，虛擬化是一種令人欣喜的且有廣闊前景的解決方案。企業數據量的飛升，需要一種既可降低成本又能強化管理的存儲技術，在RAID、磁帶備份、存儲區域網絡已得到大規模應用的今天，存儲虛擬化給企業的數據存儲帶來了全新的選擇。
1 存儲虛擬化技術概論
1．1基于主機或服務器的存儲虛擬化
該方案主要依賴安裝在服務器上的存儲管理軟件，實現存儲卷虛擬化，形成虛擬邏輯卷，提供給文件系統或數據庫訪問。由于存儲管理軟件是運行在服務器上，會占用服務器CPU資源，但是，因為不需要任何附加硬件配置，其最容易實現，投入成本最低，也可提供圖形接口，方便SAN和虛擬化存儲管理。代表產品為傳統的VERITAS的VFS，以及IBM的GPFS實現卷管理和文件系統級的虛擬化，還有目前非常熱的IBM的PowerVM，VMware的VMFS的存儲管理功能也可以劃到此類。在國內，電信、移動通信運營商的系統使用這種傳統的存儲虛擬化的廣度和深度尤為突出。
1．2基于存儲設備的存儲虛擬化
該方案主要依賴于可提供虛擬化功能的高端存儲系統，其封裝了其他存儲設備物理特性，統一提供給存儲區域網絡上的服務器。當然，這種虛擬化方案意味著將鎖定某一家存儲設備供應商，但是，這種方法較容易實現，容易和某個特定存儲供應商的設備相協調，更容易管理，同時它對用戶或維護管理人員都是透明的。代表廠商如HDS的UVP，HP的XP系列；對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的統一存儲系列有其獨到的特色，控制器的操作系統虛擬化程度非常高，從而可以輕松在一個host端口同時支持包括iscsi、FC等各類協議，近年來發展迅速，算是一個非常有生命力的存儲虛擬化的技術分支。
1．3基于存儲區域網(SAN)的存儲虛擬化
通過在存儲區域網這一級采用智能化的路由器、交換機或者是增加一個源數據服務器等來實現虛擬化的工作，提供一種中央虛擬化方式將網絡中的存儲資源集中起來管理，從而降低了企業的總擁有成本(TCO：Total cost of ownership)，提供了一個“開放的”虛擬實施環境，最有可能支持任何的服務器、操作系統、應用和存儲設備。從技術上講，基于網絡的存儲虛擬化又分為帶內(In—Band)和帶外(Out．Band)兩種，這兩種方式的主要區別在于存儲網絡中數據I／O與控制信息是否使用同一通道。該方案是目前業界比較認可的發展方向，主要依賴增加SAN的虛擬化設備來實現，在存儲和主機(或者準確地說光纖交換機)之間形成虛擬層，將存儲區域網絡上的各種品牌的磁盤陣列整合成可管理的存儲池，在存儲池中按需建立存儲虛擬卷，并將這些虛擬卷授權分配給存儲網絡上的服務器，達到充分利用存儲容量、集中管理存儲、降低存儲成本的目的。代表產品為帶內產品的IBM的SVC，LSI的StoreAge SVM等，但目前這個市場上，IBM的產品已經處于壟斷地位。
2 存儲虛擬化技術的實際價值
對于存儲虛擬化技術的實際價值，各個廠商論述不同，下面僅談談作者的實際感受：
(1)可以有效控制存儲容量增長，提高存儲資源利用率。
利用VMware的VMFS存儲虛擬化技術，我們實現了3臺存儲的整合，共為120套系統分配了多達30TB的空間，并實現了存儲分級。采用存儲虛擬化精簡配置，分配容量遠遠超過了存儲真實裸容量，達到24TB，而實際目前只用了8TB，避免了很大浪費。如果不采用此技術實際購買物理存儲，就需要更多的投資，管理起來也更復雜。
利用IBM的PowerVM的存儲虛擬化技術，我們實現了3臺存儲的整合，供60套系統使用。
隨著2011年底我們試驗云項目的啟動，已開始正式使用IBM SVC存儲虛擬化技術，在更大范圍內整合IBMDS4000存儲EMC、HDS、UIT等各家存儲廠商的存儲，并提高更深層次的存儲虛擬化。同樣利用精簡配置，一套小型機的系統環境節省的空間可高達70％以上。
(2)大大增加存儲靈活性，原有應用程序不用修改就可以實現老存儲至新存儲整合遷移。利用VMware公司提供的vmotion工具，我們實現了1臺老的H3C存儲平滑遷移到1臺新的UIT存儲上。
同時，也利用了IBM的PowerVM技術完成了從老的富士通陣列向新的IBM存儲的整合遷移。
而最新的SVC使用過程中，我們順利實現一個操作系統的一個磁盤跨越3個陣列的鏡像，而無需系統層面做任何鏡像，看到的和原來一個磁盤沒有區別，大大降低業界長久以來為了實現存儲本地高可用性的技術復雜度。
可喜的是，在這些遷移和整合過程中，應用程序未做任何變更，甚至在大部分場景下用戶業務無需中斷。
(3)簡化存儲的部署、管理。
利用存儲虛擬化技術，對于不同廠商的存儲，除了初期的部署，日常存儲的管理有了統一的管理平臺。對于日常系統管理人員來說，基本上不再需要了解具體存儲的存放位置、管理界面等等。
3 存儲虛擬化技術的適用場景
對于目前的存儲虛擬化技術，存在以下實際情況：
(1)實現成本較高。
不論是IBM的PowerVM，還是VMware或VERITAS，或是IBM SVC，都不是免費的午餐。該技術本身的采購成本會比較高。
(2)對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，對性能有轉換的損耗，能否由于存儲虛擬化設備cache的增大而提升中低端陣列的性能，需要根據應用的特點具體分析和驗證。由于精簡配置之類的優點，對性能的損失更是需要注意的。
(3)還沒有形成標準。
雖然隨著越來越多廠商的推動，尤其是云計算的興起，存儲虛擬化技術發展更迅速，但實際上目前仍然沒有真正形成業界的標準，實施時的某項技術后不能排除這樣的現象：運行幾年后，該技術分支的沒落，設備出了問題時找不到技術支持�；谝陨先c，以下場景，可推薦使用存儲虛擬化技術：
(1)數據中心的存儲數量種類多、數量多，以中低端存儲為主，至少5臺以上。
(2)數據中心的大多數環境用途以非核心業務環境為主，靈活性和管理便利性遠大于性能的需求。
(3)數據中心大多數環境的存儲的I／O負荷一般很低。
(4)數據中心大多數環境的存儲使用負載有各自不同的時間周期，負載高峰不會同時到來。
(5)環境存儲廠商種類較多，希望簡化管理。
(6)存儲設備逐步老化，但其運行的應用軟件無法修改仍需繼續使用。
(7)系統環境申請時很難預估今后的容量變化或者不適合在線擴充容量，希望精簡管理。
(8)分配的項目環境生命周期短，數量多，申請、撤消變化快。
(9)系統運維人員有足夠的技術實力消化或有經濟能力購買廠商的支持實施老存儲的整合。
(10)有較強的技術實力處理存儲虛擬化技術產生的管理問題。
不難發現，對于開發測試環境、學習試驗環境、邊緣非核心系統、云計算數據中心，存儲虛擬化技術有著天然的優勢。對于規模較大的企業，上述環境需求較多時，可以實施該技術。
此外，對于有實力實施高可用性方案的企業，又有如上述第6點所述的特殊需求，也是一個較好的選擇。比如銀行、實施托管機房的企業等等。
除了少數特殊場景，截至目前，對于大多數企業級的高性能核心應用，還是建議采用傳統方式，我們暫時不推薦使用該技術，但據分析和觀察，這樣的核心系統在整個企業里的比例正在快速縮小，應該已經低于20％。
4 存儲虛擬化技術的實施成本
對于IBM的PowerVM技術，高端機型是免費贈送，中低端機型需要購買，但價格一般占機器的5％以下。對于IBM的UNIX刀片服務器，也免費贈送。
對于VMware，價格就相當可觀了，加上必備的VMware軟件，據稱相當于一臺服務器本身50％的價格，當然一方面本身涵蓋了服務器虛擬化的功能，另一方面隨著業界競爭的激烈，相信價格應該還會逐步下降；此外ESXi的免費版本已可以實施基本的VMFS的存儲虛擬化的功能。
作為SAN層虛擬化的代表，IBM的SVC和最新推出的V7000系列已對外宣傳為云存儲的主打產品，價格和中低端陣列的成本相當。
其次，由于存儲虛擬化技術的實施、管理、維護都是一個新的技術，也增加了相應的復雜度，相應帶來的成本也需要考慮。
總的來說，目前由于存儲虛擬化的相關軟硬件實施技術價格不菲，企業想使用該技術需要相當多的經濟投入。當然IBM的UNIX刀片服務是特例，但前提是要有刀片中心。
5 存儲虛擬化技術的適用時機
目前存儲虛擬化技術已趨于成熟，對于新技術較為敏感和有實力的企業，如果想分享存儲虛擬化技術帶來的好處，時機已經成熟。
對于IBM的PowerVM存儲虛擬化技術，真正全面應用是從power5系列機器開始的，2005年對這一技術進行研究，到2007年5月在某大型企業經營管理系統開發測試平臺中正式購買安裝，標志著存儲虛擬化技術已可以開始企業級應用。
對于Vmware，隨著大量硬件廠商的支持，市面上新購買的x86服務器大都可以使用。從很早就有的Vmware虛擬機(Vmware Workstation)，到現在Vshpere的ESX server，不可同日而語�；诤虴MC、DELL的合作，目前我們在內部的試驗測試環境使用，效果良好。實際上，有相當數量的銀行在實施Vmware的服務器虛擬化的同時也已經實施了Vmware的存儲虛擬化。
對于IBM的SVC，早在2008年就開始跟蹤研究，從當時不太穩定的SVC4版的長期測試到現在的SVC6實施，經過8年磨一劍，該產品已基本趨于穩定，可以適于企業級應用。事實上，今年IBM的SVC系列在國內的銷售成爆發性增長，也強有力地證實了我們的觀點。而我們從實驗室驗證并公司白用了2年后，正逐步工程實施推廣，并獲得了多項云計算存儲相關的技術方案和發明專利。
6 存儲虛擬化技術的展望
隨著越來越多的云計算廠商特別是開源服務商Google、Amazon、Redhat、Cloudrea等公司的加入，尤其是開放源碼的云計算存儲技術hadoop的出現，存儲虛擬化技術仍然在快速發展中，我們認為未來將會有以下變化：
(1)逐步從專業化向標準化轉變。即目前各個廠商互不兼容的現象將逐步消失，中低端存儲領域的速度會遠遠快于高端存儲。
(2)成本逐步下降，乃至免費。開源的云存儲技術的出現，將迫使IBM、EMC、Vmware、NetApp等主流廠商調低軟硬件本身的價格，而采取服務收費等方式獲取利潤。
(3)應用范圍加速擴大。上述兩點問題的解決將促使越來越多的企業運用該技術。
7 結語
通過以上論述，我們不難理解，雖然目前存儲虛擬化技術非常火熱，但企業應用尤其是國內企業其實還非常有限。但我們也同樣不難預見，該技術在企業的應用將越來越廣泛。對于該技術的掌握和方案的形成及實施，也是一個IT企業技術實力的體現。
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