存储器虚拟化的真正定义

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本文是为业内提供存储器虚拟化的一个实际的综合性定义,根据这项定义可以对存储器提供商进行衡量,同时也指出存储集合和真正的存储器虚拟化之间的差别。

存储器虚拟化是什么？
　　
存储器虚拟化的实际定义是：在一个集中化存储池的所有可用空间上交叉存储并利用这些空间的能力,使存储器能够被集中管理并与一个多机种服务器网络共享。
　　
真正的虚拟化为用户提供了大量好处：
　　
简化了存储容量管理：用户可以将重点放在其存储需要上,而不是放在物理硬盘的大小、类型和特点上。用户只需增加硬盘,并将任何容量或类型的硬盘混合和匹配起来,就能增加存储容量。这项工作可以迅速完成,而不会使系统瘫痪。
　　
简化了配置：用户可以根据特殊环境很容易地配置存储器。他可以在存储盒内管理不同的RAID级,并在运行中改变RAID级。
　　
多机种服务器环境中的集中化存储：装有不同操作系统的不同服务器可以与一个庞大的集中化存储池连接并同时共享该存储池。
　　
简化了存储器分配：用户可以将存储器分割成一些“虚拟磁盘”,随时随地需要存储容量,都能将这些“虚拟磁盘”分配给服务器。然后,用户在用完之后可以将这些存储容量返还给存储池。
　　
简化了存储体积扩充：用户可以在运行中迅速扩充虚拟磁盘。
　　
简化了数据管理：用户可以在存储盒内以及在SAN上很容易地管理、拷贝、镜像和交换数据。
　　
有效利用容量：在任何及所有可用硬盘上交叉存取数据,可以使系统在配置存储器上面提高灵活性。
　　
系统性能最大化：所有主轴和传动器均可用来处理读/写请求。这样消除了数据存取瓶颈或“热点”。此外,寻道距离减少了,因此加快了访问时间。

虚拟化之路
　　
过去三十年来,数据存储取得了相当大的发展,分为两个主要方面：数据存储的方式和数据存储的地方。
　　
最初,数据存储是在简单的硬盘上。这种设备不能提供保护,以防止因硬盘破坏或灾难造成的数据丢失。此外,其读/写性能通常较差。
　　
RAID（独立磁盘冗余阵列）的问世改进了数据处理的方式。在一组硬盘（RAID 0）

上交叉存取数据提高了系统性能,因为更多的硬盘传动器可以用来处理读/写请求。镜像（RAID 1）通过将多个硬盘上的数据放到存储系统之内,提供了容错性。带奇偶校验的交叉存取（RAID 3、5）由于纳入了奇偶校验磁盘,从而提供了更高的交叉存取性能和某些容错性,交叉存取和镜像（RAID 10,0+1）把交叉存取的改进性能与反射的容错性结合到了一起。
　　
大型存储器厂商通过把多个物理RAID设备安装到一个底盘内（图1）又向前推进了一步。这些系统通过共享冗余风扇、电源、处理器板、高速缓存器和交换机,实现了规模经济。用户可以将冗余系统上的存储器集到一起,集中向多台服务器分配容量并只利用一组操作指令来管理多台服务器上的数据。
　　
在大多数RAID设备中,数据是在一个固定的物理硬盘配置上被交叉存取。这种方式带有几个内在问题：配置限制;存储容量扩展效率不高;技术升级昂贵;浪费用户时间;容量使用效率不高;难以改变存储体积配置;性能存在瓶颈。
　　
起初,存储主要是在主机服务器上,但这些系统极其昂贵,而且遇到带宽和性能限制。

服务器附属存储器
　　
20世纪90年代,诞生了客户机－服务器技术：分布式计算、部门服务器和不同操作系统成了规范。在这种环境中,很多存储是通过SCSI或光纤信道直接与部门服务器连接。
　　
这种模式带来的实际难题是：数据分散;管理复杂;备份操作效率不高;存储扩充昂贵（图2）。

SAN设备：集合存储技术
　　
存储区域网（SANs）的好处是拥有提供了容错性和更高速度的集中化存储。SANs将存储器放在一个高速网络上,使服务器可以与连接网络的存储器相连。SANs的确解决了与服务器附属存储器有关的许多问题,并为用户提供了几项好处：数据集中;存储管理得到改善;备份操作效率提高;投资收回率提高。不过,SAN上的大多数存储设备不会降低存储管理的复杂性。

SAN设备提供了管理SAN上的存储器的一种替代方式。SAN设备可以将SAN上的存储器聚集起来,并为用户提供这种存储的一个“虚拟视图”（图3）。用户可以从SAN设备盒中在这个集合存储器上分割空间并执行逻辑单元号（LUN）屏蔽和LUN映像。映像和屏蔽可确保存储量只被分配给指定的服务器,而且这些服务器能够适当识别存储量。
　　
由于SAN设备不像存储器虚拟化的定义那样在所有可用主轴上交叉存取数据,所以它们不提供真正的虚拟化。此外,因为它们不能控制单个存储设备实际处理数据的方式,所以它们往往为用户提供不了什麽价值（除了映像和LUN屏蔽之外）。

XIOtech的真正的存储器虚拟化——MAGNITUDE
　　
XIOtech通过开发 MAGNITUDE SAN服务器和REDITM软件家族解决了这项难题。MAGNITUDE是完全重新设计的,以便将一个SAN的所有部件纳入一个集中化的、易于管理的高可用性配置之中。
　　
XIOtech的MAGNITUD使用了真正的虚拟化,因为它在所有可用主轴上对用户的数据进行交叉存取,从而创建了虚拟磁盘,并利用系统中的所有存储容量（图4）。这样在服务器附属存储器和集合存储器技术中消除了固定RAID设备所带来的限制。

具体地说,它提供了：
　　
简单性：通过在所有可用硬盘上交叉存取数据,MAGNITUDE可以让用户从一个中央控制台迅速而容易地执行所有的存储管理任务。大多数任务只需要几秒钟,敲几下键就行了。
　　
功能性：用户可以在虚拟磁盘之间拷贝、交换和镜像数据,并在与MAGNITUDE相连的光纤信道设备上执行LUN屏蔽、LUN映像和群集任务。
　　
性能：它不是利用一个底板中数量有限的传动器和主轴来为用户获取数据,而是利用所有主轴和传动器使系统的随机性能极大化。智能I/O优化算法也努力减少存储盒所遇到的实际工作负载。


MAGNITUDE也解决了与分散存储和多机种操作环境有关的许多问题。
　　
集中化：MAGNITUDE装有一个内部存储交换机和64个SCSI硬盘,构成了一项集成存储解决方案。这样把主机计算机和集中存储所提供的好处和规模经济与当今网络环境所需的分散计算的灵活性结合到了一起。
　　
多机种环境：用户可以通过业内标准的光纤信道主机总线适配器,将192个服务器（每个服务器有一个不同的操作系统）与同一MAGNITUDE连接。MAGNITUDE目前可同时支持NetWare、Windows NT、Windows 2000、Linux、MAC OS、AIX、HP-UX、IRIX以及Solaris连接。

当今的存储选择如何达到虚拟化的定义标准
　　
在集中化存储池的所有可用空间上交叉存取数据并利用这些空间的能力
　　
服务器附属存储器既不提供、也不主张提供存储器虚拟化。服务器附属RAID设备提供了冗余存储的好处,但丝毫没有解决与分散存储相关的问题（图2）。
　　
大型RAID设备和SAN设备没有在所有可用主轴上交叉存取数据,因此没有通过首次虚拟化测试（图1、图3）。由于没有使数据虚拟化,所有这些设备都遇到了前面所述的一些限制——从配置限制到性能瓶颈等。
　　
XIOtech真正的虚拟化技术有效地消除了固定RAID设备所带来的限制。虚拟化过程对于只是看到一个在需要时能够被分割并分配给服务器的大型存储池的用户而言是透明的。用户远离了存储介质的物理特征,而且可以管理存储池而不是单个硬盘。
　　
通过在所有可用硬盘上交叉存取数据,MAGNITUDE可以让用户从一个中央控制台迅速而且很容易地执行几乎所有的存储管理任务,而不会使服务器瘫痪。大多数任务只需要几秒钟,敲几下键就行了。
　　
利用MAGNITUDE SAN服务器,用户可以：

● 通过创建一个新的虚拟磁盘给一台服务器分配存储器。

● 从一台服务器中卸去存储器并通过删除虚拟磁盘将未用空间归还给自由存储池。

● 通过扩充一个服务器的分配的虚拟磁盘来增加其存储量。

● 在运行中创建、改变或混合RAID级。

● 通过插入任何容量的另一个硬盘为MAGNITUDE增加存储容量;该系统获得存储空间并将其增加到一个自由存储池中。
　　
集中管理并与一个多机种服务器网络共享存储器的能力
　　
服务器附属存储器的最大一个缺点是,它将一个公司的宝贵财富——数据——分散了（图2）。数据不能用来进行分析和决策,而是被分布到常常装有不同操作系统和硬件的多台服务器中。数据不能很容易地被共享、移动或受到保护,以防止灾难。备份操作比较复杂,而且给网络性能提出了过分要求。
　　
大型RAID存储设备将一个物理底盘内的所有存储容量并入一个很庞大的集中化存储池中（图1）。此外,它们还为用户提供了集中管理该存储池的各种不同工具。当前市场上可用的SAN设备在多机种服务器环境中有效工作的能力各不相同,这种能力是真正的虚拟化的一个重要组件。因此,根据特定大型存储设备与多种服务器类型及操作系统一起工作的能力,它也许会、也许不会通过第二项虚拟化测试。
　　
SAN设备将实际位于网络中的各种存储设备上的存储器聚集起来（图3）。通过聚集SAN上的异构存储器并为用户提供其存储器的一个“虚拟化视图”,SAN设备的确通过了第二项虚拟化测试。用户在需要时可以利用硬盘,并从一个多机种存储环境内的SAN设备盒内执行LUN屏蔽和LUN映像。
　　
虽然大型存储设备和SAN设备提供了集中化存储,但它们实际提供的是集合而不是虚拟化。用户仍必须意识到系统内硬盘的物理特点,以有效利用和管理存储池。
　　
MAGNITUDE也通过了第二项虚拟化测试（图4）。利用XIOtech的REDI软件家族,用户可以很容易地从一个中央控制台执行各方面的存储管理任务。他可以在磁盘之间拷贝、交换和镜像数据,并在与MAGNITUDE相连的光纤信道设备上执行LUN屏蔽、LUN映像和群集任务。所有这一切均可以在一个多机种服务器环境之内联机完成。
　　
利用MAGNITUDE和REDI软件家族,用户只需敲几下键就能：

● 改变用户希望将服务器与之连接的一个磁盘的LUN。

● 遮住一个特殊的LUN,以防止多机种服务器网络中某些服务器进行的不受欢迎的存取。

● 将数据从一个虚拟磁盘拷贝到另一个虚拟磁盘,以复制大量数据。

● 将大量数据从一个虚拟磁盘反射到另一个虚拟磁盘。

● 将数据从一个虚拟磁盘迁移到另一个虚拟磁盘。
　　
下一步

集中化存储的下一个合理步骤是扩大企业虚拟化的能力和好处。XIOtech为此采取了第一项步骤,首次推出下一代存储器虚拟化软件——REDI SAN 链路和REDI SAN链路复制器。REDI SAN 链路将集中化存储池扩充到了一个MAGNITUDE的范围之外,以包括其他MAGNITUDEs上的存储器（图5）。不同的MAGNITUDEs上的存储池可以被聚集起来、共享、集中管理并提供给多机种服务器网络使用。可以实现真正的企业级容量规划——用户可以在企业层面而不是在应用层面上为容量进行规划。
　　
REDI SAN 链路复制器扩充了SAN上的REDI软件家族的存储管理能力。用户可以为了进行灾难恢复并满足业务持续的需要而迅速复制多个物理位置上的数据,也能通过将SAN上的数据以动态方式移动到没有充分使用的存储系统上来优化应用性能——所有这些活动都不会使服务器瘫痪。
　　
利用REDI SAN链路,用户可以很容易地：

● 在一个MAGNITUDE上与一个或多个其他的MAGNITUDEs共享存储器。

● 在MAGNITUDEs之间移动数据,以优化性能或升级技术。

● 在MAGNITUDEs之间反射数据,以进行灾难恢复并使业务持续进行。

● 将备份操作集中到一台存储设备中,以便进行归档和恢复。
　　
未来
　　
XIOtech提供了在系统的所有主轴上交叉存取数据的解决方案。除了这一能力之外,XIOtech还提供了集中管理存储池以及与一个多机种服务器环境连接的技术。利用REDI SAN链路,XIOtech在整个企业扩充了这些能力。
　　
由于高速连网协议的趋同现象以及高速带宽连接的可用性,与广布的存储岛的连通性将普遍获得使用。真正的存储器虚拟化最终会使异构存储岛能够被合并成一个庞大的全球存储海洋——能随时随地以任何需要的方式将其分割并分配给客户。
　　
XIOtech目前实现了这一构想的大部分内容。真正的存储器虚拟化的未来就在眼前。