存储虚拟化技术及其实现与优缺点

随着存储的需求不断增长，对于企业来说，所需要的存储服务器和磁盘都会随之相应地快速增长。面对这种存储管理困境，存储虚拟化就是其中一种可选的解决方案。

那么，存储虚拟化的定义是什么呢？权威机构——SNIA（Storage Network Industry Association，全球网络存储工业协会）给出了以下定义：“通过将存储系统/子系统的内部功能从应用程序、计算服务器、网络资源中进行抽象、隐藏或隔离，实现独立于应用程序、网络的存储与数据管理”。

存储虚拟化技术的实现手段是通过将底层存储设备进行抽象化统一管理，底层硬件的异构性、特殊性等特性都被屏蔽了，对于服务器层来说只保留其统一的逻辑特性，从而实现了存储系统资源的集中，提供方便、统一的管理。存储虚拟化可以使管理员将不同的存储作为单个集合的资源来进行识别、配置和管理，存储资源的调度、存储设备的增减对于用户来说都是透明的。存储虚拟化是存储整合的一个重要组成部分，它能减少管理问题，而且能够提高存储利用率，这样可以降低新增存储的费用。

存储虚拟化与传统的存储相比，有什么不一样的地方吗？答案是肯定的。第一个区别：存储虚拟化相对于传统存储最大的优势在于磁盘的利用率很高。传统的存储磁盘利用率很低，大概只有30%～70%，而采用了虚拟存储技术之后，磁盘的利用率能提高到70%～90%，对于存储资源如此宝贵的企业来说，虚拟存储技术对他们的吸引力还是很高的。第二个区别是在存储的灵活性上，虚拟化的优点在于它可以把不同厂商生成的不同型号的异构的存储平台整合进来，适应异构环境，能够为资源的存储管理带来更好的灵活性。第三个区别是管理方便，它提供了一个大容量存储系统集中管理的手段，避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦。第四个区别是性能更好，虚拟化存储系统可以很好地进行负载均衡，把每一次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上，提高了系统的整体访问带宽。

虚拟化存储根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，可以分为3种实现技术：主机的虚拟存储、网络的虚拟存储以及存储设备的虚拟存储。

下面对3种存储虚拟化技术的实现以及它们的优缺点做简要介绍。

（一）基于主机的虚拟化存储技术(www.xing528.com)

基于主机的虚拟化存储实现的核心技术是增加一个运行在操作系统下的逻辑卷管理软件，这个软件的功能是将磁盘上的物理块号映射成逻辑卷号，并以此把多个物理磁盘阵列映射成一个统一的虚拟的逻辑存储空间（逻辑块）实现存储虚拟化的控制和管理。从技术实施层面看，基于主机的虚拟化存储不需要额外的硬件支持，便于部署，只通过软件即可实现对不同存储资源的存储管理。但是，虚拟化控制软件也导致了此项技术的主要缺点：首先，软件的部署和应用影响了主机性能；其次，各种与存储相关的应用通过同一个主机，存在越权访问的数据安全隐患；最后，通过软件控制不同厂家的存储设备存在额外的资源开销，进而降低系统的可操作性与灵活性。

（二）基于网络的虚拟化技术

基于存储网络的虚拟化技术的核心是在存储区域网中增加虚拟化引擎实现存储资源的集中管理，其具体实施一般通过具有虚拟化支持能力的路由器或交换机实现。在此基础上，存储网络虚拟化又可以分为带内虚拟化与带外虚拟化两类，二者主要的区别在于：带内虚拟化使用同一数据通道传送存储数据和控制信号，而带外虚拟化使用不同的通道传送数据和命令信息。基于存储网络的存储虚拟化技术架构合理，不占用主机和设备资源；但是其存储阵列中设备的兼容性需要严格验证，与基于设备的虚拟化技术一样，由于网络中存储设备的控制功能被虚拟化引擎所接管，导致存储设备自带的高级存储功能将不能使用。

（三）基于存储设备的虚拟存储技术

存储设备虚拟化技术依赖于提供相关功能的存储设备的阵列控制器模块，常见于高端存储设备，其主要应用针对异构的SAN（Storage Area Network，存储区域网络）存储构架。此类技术的主要优点是不占主机资源，技术成熟度高，容易实施；缺点是核心存储设备必须具有此类功能，且消耗存储控制器的资源，同时由于异构厂家磁盘阵列设备的控制功能被主控设备的存储控制器接管导致其高级存储功能将不能使用。