據有關機構預測，至少在5 年內，存儲市場都會以10%~20%的年增長率遞增，其中網絡存儲部更將以每年增長62%的速度高速發展。對網絡存儲產品的旺盛需求，極大地推進了網絡存儲技術的發展，網絡存儲的統一化和虛擬化是其中的兩個熱點。
目前，存儲網絡的統一主要是指NAS 和SAN 的融合。NAS 和SAN 是網絡存儲的兩種不同的體系結構。在實際應用中，它們各有特點，也有各自的局限性。NAS 和SAN 的融合，可以較好地解決NAS 和SAN 之間的存儲共享問題，有效地利用各自的特點，提高可擴展性、靈活性以及效率。
存儲虛擬化是指將具體的存儲設備或存儲系統同服務器操作系統分隔開來，為存儲用戶提供統一的虛擬存儲池。存儲虛擬化是具體存儲設備或存儲系統的抽象，展示給用戶一個邏輯視圖，同時將應用程序和用戶所需要的數據存儲操作和具體的存儲控制分離。存儲虛擬化能夠極大地方便用戶對存儲資源的使用，減小存儲系統管理開銷，優化存儲系統性能，提高存儲資源利用效率。當前，基于網絡的存儲虛擬化的主流是SAN 的虛擬化。
隨著網絡和計算機技術的發展，新的網絡存儲技術和標準，不斷發展地出現，怎樣有效地整合不同存儲網絡將是極具挑戰性的工作。存儲網格和基于對象的存儲在這方面做了有益的探索，為統一虛擬存儲結構的發展做了啟發和技術準備。本文探討了網絡存儲的統一和虛擬化技術的現狀和存在的問題，指出了統一化和虛擬化共同的終極發展目標是統一虛擬存儲網絡，通過統一虛擬存儲體系結構將所有的存儲資源統一起來，提供統一的資源共享服務。
1 NAS 和SAN 的融合
1.1 NAS 和SAN 的特點
SAN（Storage Area Network：存儲區域網）是一種利用Fibre Channel等互聯協議連接起來的可以在服務器和存儲系統之間直接傳送數據的存儲網絡系統，存儲設備和應用服務器之間采用的是block I / O 的方式進行數據交換。SAN 具有高性能、高可用性、較高的靈活性、擴展方便、易于集中管理和可靠性高等優點，也存在設備造價高、需要專業維護人員、設備的互操作性較差等缺陷。
NAS（Network Attached Storage：附網存儲）是可以直接聯到網絡上向用戶提供文件級服務的存儲設備，具有可即插即用、總擁有成本（TCO）低的優點，但亦存在I /O 速度不高、數據備份需要占用網絡帶寬等缺點。
顯然，NAS 和SAN 是兩種截然不同的技術，尤其是兩者構建技術不同，對企業來說，需要同時構建和管理兩種不同的存儲結構，增加了實現和管理成本，同時也不能很好地做到存儲資源的整合。另一方面，NAS 和SAN 又是相互補充的，兩種結構可以因滿足不同的需求而同時存在。
1.2 NAS 和SAN的融合方案
鑒于NAS 和SAN 的各自優點和缺點，要求NAS 和SAN進行融合的呼聲很高，也出現了一些相關產品，對已經產生的眾多產品的方案進行分析，我們發現這些方案基本上可以分為兩類：基于NAS 和基于SAN 的融合方案。
1.2.1 基于NAS 的融合方案
該方案是將操作系統（文件系統）和存儲子系統相互獨立，其文件系統功能部分單獨構成一個NAS head，用以保存元數據，同時完成文件系統的功能；其存儲子系統采用外置式的SAN 結構。
該方案采用的是以NAS 的方式和網絡相連，因此可以實現異構的文件訪問和共享；客戶則是通過IP 網絡訪問，可以充分利用現有的網絡環境；存儲子系統部分采用SAN 結構，具有SAN 高可擴展性、高可用性，以及存儲資源的集中和統一管理等優點。
該方案的問題在于NAS head：控制信息和數據信息都必須通過NAS head，使得NAS head 成為一個潛在的性能瓶頸并容易導致系統單點失效，為此需要采取冗余等措施加以解決。
1. 2. 2 基于SAN 的融合方案
該方案的一個特點就是把文件系統功能部分從應用服務器中剝離出來，集中到元數據服務器上，從而實現了命令通道與數據通道的分離，或者說是元數據與數據的分離存儲；而應用服務器上都安裝有一個專用的過濾程序，來處理元數據。
在應用服務器看來，訪問方式采用的是文件I /O方式，整個存儲系統相當于一個NAS 文件服務器，因此具有NAS 的優點；文件系統和存儲子系統之間采用SAN 的結構，因而該方案也具有SAN 的優點。
整個系統只有一個元數據服務器，不過它只是處理元數據及控制信息，因此元數據服務器并不會是性能瓶頸。
1. 2. 3 統一存儲網
統一存儲網（USN：Unified StorageNetwork）則是由學術界提出的一個NAS 和SAN 融合方案，該方案綜合了上述兩方案的優缺點。
USN 采用TCP/ IP 作為存儲網絡的構建技術，通過IP 互聯設備將應用服務器、存儲設備等互連成一個基于IP 的SAN，從體系結構的角度來說，具備了傳統SAN 高性能、易擴展等特點；同時，通過高速附網通道將存儲子系統直接聯入LAN，從而形成了一個廣義的NAS。
和上述NAS / SAN 融合方案相比，USN 具有如下特點：
1、支持塊設備和文件設備的同時接入，并進行統一管理，形成為單一的命名空間。
2、存儲網絡中，文件設備的引入，USN 可以同時提供塊I /O服務和文件I / O 服務。
3、引入附網直連通道（NAC），不需要由應用服務器進一步處理的數據可經NAC 直接返回，避免了應用服務器的存儲轉發，實現客戶與存儲設備之間的數據傳送。
圖1 基于TCP/ IP 的統一存儲網絡系統（USN）
NAS 和SAN 的融合方案很多，但是都不能同時完全發揮二者的優點，影響的因素很多，其中缺乏NAS 和SAN 進行綜合管理的軟件管理策略是一個重要原因，NAS 和SAN 的融合，畢竟不是簡單地將它們進行連接或重構。另一方面，新的存儲技術和體系結構的不斷出現：IP 存儲、Infiniband、DAFS等，不但影響NAS 和SAN 本身的發展，也將會促生新的融合方案。另外，Ethernet 的發展經歷了10mbps 到100mbps 再到1000mbps 的過程，現在，10gbps 的Ethernet 也即將問世，Ethernet的發展對NAS 和SAN 的融合也必將帶來很大的影響。
2 基于存儲網絡的虛擬化
存儲虛擬化就是在存儲系統中增加一個虛擬化層，通過虛擬化層，把存儲系統中各種分散的、異構的存儲設備映射成一個虛擬存儲池。虛擬化層屏蔽了所有存儲設備的物理特性，存儲系統中所有存儲設備對用戶透明，用戶則通過虛擬化層提供的接口，對虛擬存儲池進行I / O訪問。
基于存儲網絡的虛擬化的目標是，把分散在網絡中的存儲設備統一起來，使用戶感覺和操作起來，像一個普通的存儲設備，用戶并不需要知道設備的供應商，也不需要知道設備的具體位置。
網絡級的存儲虛擬化主流是基于SAN 的虛擬化。基于SAN 的存儲虛擬化，大多采用一個專用的元數據服務器，作為虛擬化層，這臺專用的服務器稱為元數據服務器或者元數據控制器。根據該服務器是否在數據傳送的路徑上，基于SAN的存儲虛擬化的實現方式分為對稱結構（Symmetric）和非對稱結構（Asymmetric）兩種實現模型。
2.1 對稱方式的SAN存儲虛擬化結構
對稱結構也稱為帶內（in-band）模型，實現途徑是在數據通路中插入虛擬存儲層-元數據服務器，并由虛擬化管理軟件對存儲設備和服務器主機進行配置和管理，存儲數據和控制信息使用同一條通路。
這種結構實現簡單，而且將虛擬化層完全實現在專用虛擬平臺上-元數據服務器，對應用服務器和存儲設備的影響達到最小，因此對異構環境具有很強的適應性。
對稱結構的不足主要在于，數據傳輸和元數據訪問都必須經過元數據服務器，元數據服務器很可能成為系統瓶頸，制約SAN 的整體性能，并影響SAN 的可擴展性。此外，這種結構的虛擬存儲系統容易出現服務器到存儲設備的單點故障，因此對稱虛擬存儲結構在實際使用中往往要做冗余配置。
圖2 對稱方式的SAN 存儲虛擬化結構
核心關注：拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理，全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域，是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
轉載請注明出處：拓步ERP資訊網http://www.lukmueng.com/
本文標題：網絡存儲的統一與虛擬化(上)
相關文章
