存储器虚拟化的真正定义

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。