专家博客：SAN和NAS虚拟化深度解析

本文介绍了存储虚拟化一直以来被认为是阻碍虚拟化的瓶颈。然而在数年内，存储虚拟化已经证明了它自己在大型企业中的价值，将昂贵的小型解决方案转变为了负担得起的产品。

存储虚拟化一直以来被认为是阻碍虚拟化的瓶颈。然而在数年内，存储虚拟化已经证明了它自己在大型企业中的价值，将昂贵的小型解决方案转变为了负担得起的产品。中端存储阵列的出现，使得存储虚拟化大幅减轻了中小型企业的存储管理负担。与此同时，由顶级厂商提供的专门解决方案为使用大型SAN的企业提供了最佳投资回报率 （ROI）。

存储虚拟化在主存储和物理存储中创建了一个抽象的层，其模糊了个体存储设备的特征。当在一个SAN中执行时，它为所有的块级存储提供了一个单一的管理点。简而言之，存储虚拟化从多个、不同种类的网络存储设备汇聚了物理存储，为主机提供了可以使用的虚拟存储容量。

除了由不同阵列的物理磁盘组成的存储池外，存储虚拟化还以一种统一的方式提供了大量的服务。包括了逻辑单元号（LUN）伪装、串联以及容量分组与剥离的基本容量管理延伸至了精简自动配置、自动容量扩展和自动数据移植，进而延伸到了数据保护和灾难恢复，这其中包括快照和镜像。总之，虚拟化解决方案可以被用作中央控制点，强化存储管理策略，实现更高的SLA。

或许由块级虚拟化所提供的最重要的服务是有序的数据移植。对于大型企业来说，移动数据是一个长期存在的问题。由于老设备被淘汰，而新设备不断加入到网络中，存储虚拟化使得块级数据的移植可以在无任何损耗的情况下由一个设备移植到另一个设备中。存储管理员只需要进行例行性的维护，可以在不妨碍应用程序或用户的情况下更换老存储阵列。生产系统可一直保持在正常生产状态。

四个架构解决办法

在一个虚拟化的SAN网络中，有四个办法可以传递存储虚拟化服务：带内应用、带外应用、被称为分离路径虚拟化架构的混合解决办法和基于控制器的虚拟化。不管架构，所有的存储虚拟化解决方案必须要做三个实质性的事情：保留一张虚拟磁盘和物理存储的地图，包括其它的配置元数据;配置变化和在座管理任务的执行命令;在主机和存储之间传输数据。在他们处理元数据、控制和数据路径这三个独立的路径或流的方式中，四个架构会有区别。这些区别影响到性能和延展性。

带内应用在一个单一设备中处理元数据、控制和数据路径信息。换句话说，元数据管理和控制功能共享数据路径。在繁忙的SAN中，这是一个潜在的瓶颈，原因是所有的主机请求必须流过一个单一的控制点。带内应用厂商通过在产品中增加高级簇和缓存能力解决这一潜在的延展性问题。这些厂商中的大多数都能够针对大型企业SAN部署展示他们解决方案的延展性和性能。带内解决方案包括DataCore公司的SANsymphony、FalconStor公司的 IPStor和IBM公司的SAN容量控制器。

带外应用将元数据管理和控制操作排除到了数据路径外，将这些转向了一个独立的计算引擎上。其障碍是该软件代理必须被安装在每台主机上。软件代理的是工作是从数据流中采集元数据和控制需求，将它们前送至带外应用进行处理，让主机更加专注于数据传输和存储。带外应用的唯一提供商是LSI Logic公司，其推出的StoreAge产品适用于带外或分离路径。

分离路径系统可让智能交换机的端口级处理能力从数据路径中剥离元数据和控制信息。与带外应用在主机内剥离路径不同，分离路径系统在是网络中分离数据和控制路径。分离路径系统将元数据和控制信息前送至带外计算引擎进行处理，然后将数据路径信息传递给存储设备。因此，分离路径系统降低了对主机级代理的需求。

总的来说，分离路径虚拟化软件运行在智能交换机上。分离路径虚拟化控制器提供商为EMC公司（Invista）、 Incipient公司和 LSI Logic公司 （StoreAge SVM）。

阵列控制器是最普通的层，虚拟化服务被部署在此处。但是控制器仅虚拟化存储系统中的物理硬盘。不过，这一情况正在发生改变。对老方案的改良是在控制器上部署虚拟化智能，这样一来其就可以虚拟化内部和外部存储。与带内应用一样，控制器处理数据、控制和元数据三个路径。日立通用存储平台是这一基于控制器虚拟化方案的代表。

文件虚拟化

正如简化SAN管理一样，文件虚拟化可以大幅降低与企业NAS系统相关的复杂性和局限制性。我们已经认识到无序的数据容量正在出现爆炸式增长。对此，IT行业几乎没有有效办法控制这些数据。文件虚拟化为我们提供了一个解决办法。

文件虚拟化抽象化了物理文件服务器和NAS设备的潜在特点，通过物理设备创建了一个统一的名称空间。名称空间仅仅是关于目录与文件和它们的相应元数据层级的一个新颖的说法，其关系到单一的机器或文件系统。通过引入基于单一名称空间的多文件系统和设备，文件虚拟化提供了目录和文件的一个单一视图，给予了管理员一个单一控制点管理数据。

文件虚拟化与存储虚拟化的许多优点是相同的。如与存储虚拟化一样，文件虚拟化能够有序的从一台设备向另一台设备转移文件数据。存储管理员只需要例行性的维持NAS设备，可以在不妨碍应用程序或用户的情况下更换老存储阵列。

当引入了簇技术后，文件虚拟化也可以大幅提升延展性和性能。与单一的NAS设备相比，一个NAS簇可以提供多个更快吞吐量和IOPS的命令。HPC（高性能计算）严重依赖文件虚拟化技术传输可扩展的数据访问。

三个架构解决办法

目前文件虚拟化还处于起步阶段。一直以来，不同厂商的解决办法仅仅适合不同的使用模式，没有一个解决办法适合所有的模式。目前市场上有三个不同的文件虚拟化解决方案：整合平台的名称空间、集群存储派生的名称空间、基于网络的虚拟化名称空间。

整合平台的名称空间是主机文件系统的扩展。此类名称空间适合多站点协作，不过它们的缺乏丰富的文件控制，局限于单一的文件系统或操作系统。典型代表是Brocade StorageX、NFS v4和微软的分布式文件系统 （DFS）。

集群存储系统联合了簇和高级文件系统技术，可创建一个模块化扩展系统，应对一直增长的NFS和 CIFS容量需求。集群存储系统非常适合高性能应用，将多文件服务器整合为一个单一的高可用性系统。这一解决方案的代表是Exanet、Isilon、 Network Appliance （Data ONTAP GX）和惠普（PolyServe）。

基于网络的虚拟化名称空间可由安装在网络上，位于客户与NAS设备之间的设备（通常指网络文件文件管理器）创建。虽然这些设备本质上是作为文件级协议的路由器或交换机，但是它们可以跨文件服务器提供虚拟名称空间，在客户与存储之间路由所有的NFS和CIFS信息。NFM设备可以被部署至带内或带外。基于网络的虚拟化名称空间非常适合层列式存储部署和其它需求有序进行数据转移的情况。
 

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