2.4　存储虚拟化

    存储虚拟化是存储模块的主要焦点（参见图2-2），它抽象了服务器应用访问数据时的逻辑表现与数据的物理位置，实现了位置无关性（云计算的基本特征之一）。虚拟系统负责管理卷到实际物理位置的映射过程，使逻辑实体以卷的形式展现给用户。虚拟化软件或虚拟化设备负责维护映射表，它也是元数据的一部分。映射粒度小至物理磁盘的一部分，大至整个物理磁盘，在这样的环境中，单个信息块由其LUN，也即物理磁盘，以及LUN内的偏移地址一起确定，这一偏移地址也称为逻辑块地址（Logical Block Address,LBA）。逻辑实体通常指虚拟磁盘，物理磁盘之间的地址空间映射由它们各自的LUN确定。

    说明：物理磁盘也可以仅为存储的一部分，例如从底层磁盘子系统中的RAID阵列切出来的一块。

    从另一个角度来看，传统存储管理通常采用到主机系统的DAS方式，主机拥有对DAS的唯一控制。SAN出现后，DAS被存储网络而替代，不过依然主要在RAID系统级别创建并维护存储，虚拟化是传统存储管理模型的下一逻辑步骤，虚拟化实现了集中的磁盘创建及维护的集中控制中心。

    未进行虚拟化时，不同的主机系统拥有各自的烟囱式数据库或存储（参见图2-3），造成了资源的浪费，存储虚拟化实现了按需供应——资源池（而非特定的烟囱式数据库），使得无论应用来自哪个附加系统，需要多大量的资源，都能够获得满足。池式存储由各厂商的不同后端存储混合而成，能够实现对各类遗留及异构存储资源的整合和充分利用。

    虚拟化也有助于调节可得资源的数量，而不再需要通过启用周期存储设备实现容量的增加或减少。主机系统也不用再负责卷的管理以及关注存储的变化，包括数据迁移或存储升级等。数据保护技术，诸如快照和复制，也被简化了，为不同应用分配不同类别的存储也变得简单了。此外，SAN存储虚拟化是对服务器虚拟化的补充，SAN存储虚拟化简化了VM在不同物理平台间迁移数据链路的关联。最后但也同样重要的是：存储虚拟化也简化了存储管理，降低了管理异构存储资源的成本，这也是现代DC的常见问题。

    2.4.1　块汇聚

    到目前为止，在这一章我们已经讨论了块级别的虚拟技术，通过对不同物理磁盘整合使得它们看起来就像一个逻辑设备一样。这样的技术通常也称为块汇聚，它与全球网络存储工业协会（Storage Networking Industry Association,SNIA）提出的L2共享存储模型有关。为什么在块一级进行虚拟化？最主要的原因是希望无须增加额外的智能应用，就能够克服个体设备的物理局限性，在应用看来是拥有了更大的磁盘，而实际上是通过增加一个虚拟磁盘来实现LBA容量扩展。

    块汇聚是在主机（服务器）内部的存储设备（智能设备控制器）或在存储网络（基于网络的设备或FC交换机）上实现的，以下是三种常见的块一级虚拟化解决方案，它们各有利弊：

    ·基于主机的虚拟化。

    ·利：软件解决方案与存储平台或开发商无关，也与底层SAN技术、FC、iSCSI等无关。

    ·弊：基于主机的虚拟化通常需要为每个主机购买一个许可，因而整体成本比较高，虚拟化软件也有可能十分复杂，而且需要在访问到存储目标之前，必须对每一个帧都进行拦截及重定向处理。由于每个主机都需要独立控制，因此需要为每个主机都安装一个软件驱动程序。因为实际主机是基于VM的（更多细节请参考本章“虚拟数据存储概念”的相关内容），所以使用VMware VMFS能够解决其中一部分问题。

    ·基于设备的虚拟化。

    ·利：存储设备或子系统与主机平台及OS都无关，虚拟化是由与物理磁盘驱动器非常接近的设备控制器完成的，该解决方案能够提供更好的响应能力。

    ·弊：通常设备来自不同厂商，因而对异构存储资源的SAN环境进行管理十分困难，数据存储设备厂商通过将大量不同的物理存储技术，包括NFS、CIFS、iSCSI、FC以及FCoE，放在一起组成统一的存储体系架构来克服此问题。NetApp数据ONTAP 7G以及8.0，以及EMC公司的Celerra/CLARiiON，都是基于统一存储体系架构。

    ·基于网络的虚拟化。

    ·利：通过虚拟化设备或在FC交换机内可以实现基于网络的虚拟化，该解决方案完全独立于存储平台、主机平台以及OS。当连接到SAN后，基于网络的虚拟化可以访问所有相连的主机以及存储设备，并具备高性能及可扩展性。

    ·弊：基于网络的虚拟化技术通常与厂商相关，如果将虚拟设备以界内方式部署在数据路径上，它们往往会变成瓶颈，同样，基于网络的虚拟化技术也面临着可扩展性难题，需要采用聚集处理，以防止单点失效。通过基于交换机的虚拟化技术，可以访问到高性能的基架，从而增强了系统的可扩展性。这样的强化效果受制于用户所选择的特定类型的交换机及硬件，也有可能在未来系统升级时不得不全盘更新。因此，我们需要采用独立供应商的标准，例如使用光纤架构应用接口标准（Fabric Application Interface Standard,FAIS）来克服基于专有性交换机虚拟化的缺点。

    说明：FAIS基于INCITS T11标准，其目标是为光纤应用创建一个与底层硬件平台无关的通用API，来帮助开发人员将存储和数据管理问题与应用、主机以及存储设备分离并集中到一个基于光纤的智能存储平台上。