“存儲虛擬化”并不是近期才提出的一個新概念，它是伴隨著大型計算機的產(chǎn)生、發(fā)展而出現(xiàn)的一個較為經(jīng)典的概念，但隨著網(wǎng)絡存儲的興起，在新的領(lǐng)域中，存儲虛擬化又被賦予了全新的解讀。

一段時間以來，存儲虛擬化又成為了網(wǎng)絡存儲領(lǐng)域的一個熱門話題，但同網(wǎng)絡存儲領(lǐng)域所存在的許多其他問題一樣，眾說紛紜，沒有較為統(tǒng)一的看法，其中也不乏概念上的混淆。從另一個側(cè)面來看，也表明了網(wǎng)絡存儲尚處在快速發(fā)展時期，有很多問題還值得人們在實踐中進一步去探討。本文所提及的存儲虛擬化，僅涉及與網(wǎng)絡存儲相關(guān)的范疇。

“存儲虛擬化”并不是近期才提出的一個新概念，它是伴隨著大型計算機的產(chǎn)生、發(fā)展而出現(xiàn)的一個較為經(jīng)典的概念，但隨著網(wǎng)絡存儲的興起，在新的領(lǐng)域中，存儲虛擬化又被賦予了全新的解讀，不過從存儲的核心功能來看，其本質(zhì)是具有延續(xù)性的。

存儲虛擬化的概念

從廣義的角度看，存儲具有兩大特性: 其一，它是具有存取數(shù)據(jù)功能的載體; 其二，它具有可管理性。

存儲虛擬化是物理存儲的邏輯表示方法，是在服務器與存儲之間設置的一個抽象層，服務器被綁定到邏輯抽象層上。于是，無論何時如果需要都可以改變所連接的物理存儲，典型的如陣列的替換、層次化存儲等，而不會影響應用對這個存儲的訪問。存儲虛擬化也正是緊緊圍繞著這兩個主要方面展開的。

從狹義的角度看，存儲是具有兩個訪問通道的實體，數(shù)據(jù)通道和管理通道就是對此的簡單描述。二者在物理上可以是聚合的，也可以是分離的，而存儲虛擬化就相應地發(fā)生在這兩個通道上。

在理論上可以認為，相對于原存儲實體，新的存儲實體在數(shù)據(jù)和管理通道上所進行的任何非恒等的轉(zhuǎn)換，都是一種存儲虛擬化方法。概括地講，所謂存儲虛擬化可以簡單地描述為: 新存儲實體對原存儲實體的存儲資源（如存儲的讀寫方式、連接方式、存儲的規(guī)格或結(jié)構(gòu)等）和存儲管理（如統(tǒng)一、分散管理）進行變化和轉(zhuǎn)換的過程稱為存儲虛擬化。

存儲虛擬化的技術(shù)分類

一般認為存儲虛擬化是有所特指的，大致可以從以下兩大類來劃分:

存儲資源的虛擬化

● 存儲的規(guī)格或結(jié)構(gòu)

從早期的磁盤分區(qū)到現(xiàn)在具有復雜結(jié)構(gòu)的磁盤陣列，對存儲規(guī)格或結(jié)構(gòu)的虛擬化始終作為一種最基本的虛擬化形式而不斷發(fā)展，這是存儲虛擬化的一個最為基本的特性之一——可分性。

屬于這一類的存儲虛擬化產(chǎn)物有: RAID、虛擬網(wǎng)絡磁盤等，在可以預見的未來，這類存儲虛擬化方式將伴隨著人們對塊存儲的需求，以及對存儲安全性與性能的不懈追求仍將長期存在，并且適度發(fā)展。

在結(jié)構(gòu)虛擬化方面，設備冗余和資源空洞是兩個完全不同的類型，設備冗余可以實現(xiàn)同步、異步鏡像等，而資源空洞主要采用寫時分配的技術(shù)，在提高資源利用率方面表現(xiàn)更為突出，它能夠使得呈現(xiàn)給主機的邏輯卷遠大于實際的物理存儲; 而快照技術(shù)更是實現(xiàn)了源和快照依賴于相同的存儲資源，形成一種典型的一個虛擬多個的方式。

● 讀寫方式

到目前為止，存儲的讀寫方式可以歸納為四種主要形式: 塊讀寫方式、文件讀寫方式、對象讀寫方式和鍵值搜索讀寫方式，四種形式依次遞進（如圖示意），對存儲的抽象層次不斷提高，使得應用（程序等）對存儲的依賴程度逐漸降低，存儲的智能性不斷提升，進而也就不同程度地實現(xiàn)存儲與應用的分離。在本質(zhì)上，也就逐步實現(xiàn)了在計算機系統(tǒng)中，處于不活躍地位的存儲與處于活躍地位的計算之間的分離，而歸根結(jié)底，其源動力來自于人們對數(shù)據(jù)共享效率不斷提高的需求。

可以看出，存儲讀寫方式的演進，在客觀上也對存儲規(guī)格和結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了要求，但存儲讀寫方式的演進并不依存于存儲規(guī)格和結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

在相當長的一段時間內(nèi)，塊讀寫方式和文件讀寫方式都將繼續(xù)占據(jù)主流的地位，而其他兩種方式由于受到應用模式和存儲發(fā)展等某些關(guān)鍵技術(shù)的制約，仍將處于產(chǎn)品的緩慢發(fā)展和研究的相對快速發(fā)展的矛盾過程中。可以預見，隨著對象文件系統(tǒng)、對象操作系統(tǒng)、存儲網(wǎng)格以及搜索引擎和數(shù)據(jù)安全等技術(shù)的不斷發(fā)展，基于對象讀寫方式和鍵值搜索讀寫方式的存儲設備、存儲系統(tǒng)、存儲服務將成長為主流方式。

● 連接方式

網(wǎng)絡存儲的連接方式主要有Fibre Channel（FC）、InfiniBand（IB）、IP三種。三種方式各具特色，但總的來說，F(xiàn)C設備在高端存儲系統(tǒng)采用較多; IB設備的高帶寬和高吞吐率在高性能計算領(lǐng)域有相當?shù)膬?yōu)勢，但經(jīng)歷了 Intel、 微軟放棄支持和 戴爾、 IBM與 Sun宣布支持的一落一起之后，IB的發(fā)展還不明朗; 在性能和標準的制約下，IP網(wǎng)絡存儲長時間在中低端市場徘徊，但由于無處不在的IP網(wǎng)絡和其極具誘惑力的價格，近乎無限的延伸擴展能力，以及傳輸標準和正在快速提升的硬件性能，可以預見IP存儲的市場將會作為企業(yè)存儲解決方案的主要選擇之一。

不同的存儲連接方式，也對應著不同的存儲特性，存儲虛擬化技術(shù)可以以融合多種連接方式（包括上述三種方式）的優(yōu)勢，更好地滿足應用的需求。

存儲管理的虛擬化

● 集中管理

網(wǎng)絡存儲發(fā)展到今天，出現(xiàn)了很強的旨在體現(xiàn)集中管理的聚合趨勢，大型存儲系統(tǒng)和超大型的存儲系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，高性能、高可用、高數(shù)據(jù)安全性和大容量成為其主要的發(fā)展目標。但伴隨而來的是存儲管理的復雜性也一升再升，不同的存儲系統(tǒng)之間無法實現(xiàn)有效地級聯(lián)（管理方面），甚至這一現(xiàn)象也出現(xiàn)在同一廠商的系列產(chǎn)品中，進而也使得存儲資源無法實現(xiàn)有效地管理和使用，復雜的管理和相應的高管理成本都阻礙了網(wǎng)絡存儲的發(fā)展。

面對這一現(xiàn)實問題，統(tǒng)一存儲管理標準問題愈顯突出，這也是制約存儲虛擬化、乃至于網(wǎng)絡存儲工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵癥結(jié)所在。

● 分散管理

在使用存儲的某些特定場合，所虛擬出的資源應具有一定的獨立管理特性。

● 性能的動態(tài)調(diào)整

在共享網(wǎng)絡帶寬的情況下，虛擬出的多個設備其間的性能可動態(tài)調(diào)節(jié)或可動態(tài)配置。

存儲虛擬化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類

在網(wǎng)絡存儲領(lǐng)域，實行存儲虛擬化的手段大致可以從兩方面考慮: 一方面，按虛擬化模塊在網(wǎng)絡存儲中的位置劃分為三類: 基于主機、基于網(wǎng)絡和基于存儲設備節(jié)點，基于網(wǎng)絡的虛擬化是發(fā)展的潮流，這一點，IBM與EMC的觀點是相同的; 另一方面，按虛擬化管理模塊相對于數(shù)據(jù)通道的位置，劃分為帶內(nèi)(In-Band)和帶外(out-of-band)管理。

In-Band虛擬化模塊（引擎）位于主機和存儲節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通道上，因為位于數(shù)據(jù)讀寫的關(guān)鍵路徑上，所以既有安全性高、實現(xiàn)容易、對主機要求低等優(yōu)點，又有擴展性差、易形成單點故障等明顯的結(jié)構(gòu)缺點，這通常利用 Cache技術(shù)來優(yōu)化性能。

與In-Band不同的是，Out-of-Band虛擬化模塊位于主機和存儲節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通道之外，通過其它的網(wǎng)絡連接方式與主機系統(tǒng)通信。于是，在每個主機服務器上，都需要安裝客戶端軟件或者特殊的主機適配卡驅(qū)動，相比In-Band方式，這種方式的系統(tǒng)可擴展性很強，虛擬化模塊不會在數(shù)據(jù)通道上成為單故障點，但其實施難度比較大。

技術(shù)現(xiàn)狀和問題分析

由于數(shù)據(jù)量的激增，使得在存儲領(lǐng)域里各種問題愈顯突出:

1. 存儲系統(tǒng)間的互操作性差

新增存儲設備與原有存儲設備之間互操作性差，相近的管理功能需要獨立管理，從而帶來了重復投入和人力成本，這也是很多用戶寄希望于存儲虛擬化的主要原因。企業(yè)購買的存儲設備越來越多，管理成本投入也在等比增加。而由于不同廠商的存儲產(chǎn)品有不同的特性，所以，為了適應企業(yè)自身的業(yè)務發(fā)展需要，通常都需要多種類型的存儲設備。有些在存儲介質(zhì)、存儲管理等方面的差異非常大，也經(jīng)常出現(xiàn)購買多廠商存儲設備的現(xiàn)象，從而造成企業(yè)的存儲環(huán)境愈發(fā)復雜。由于管理標準不兼容的問題，這些設備的管理系統(tǒng)也很難整合，給企業(yè)存儲管理帶來昂貴的成本。

存儲虛擬化目標是整合高、中、低端存儲設備，磁盤、磁帶、光盤設備，以及FC、IB、Ethernet（IP）等不同連接方式的設備，在統(tǒng)一管理的標準下，實現(xiàn)存儲系統(tǒng)之間良好的互操作性。

2. 存儲資源利用率不高

隨著企業(yè)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量大幅增長，使得很多企業(yè)出現(xiàn)存儲預算超支現(xiàn)象，存儲設備的投入在生產(chǎn)投入中的比重逐漸加大，而50%到60%左右的存儲利用率對存儲資源又造成了巨大的浪費。相反地，存儲投入所帶來的收益卻并不高，因此，如何提高存儲資源利用率的問題，已成為很多企業(yè)的現(xiàn)實需求。從技術(shù)手段上講，存儲虛擬化在結(jié)構(gòu)虛擬化方面的技術(shù)，可以很好地解決這一問題。它利用虛擬的邏輯卷來滿足應用的需求，利用虛擬化層將前端的邏輯卷映射到后端物理存儲介質(zhì)上，而物理存儲介質(zhì)的配備，則可根據(jù)實際需求量動態(tài)增長，從而實現(xiàn)較高的存儲利用率，至少可以提高到80%至90%以上。

3. 缺乏管理多介質(zhì)的存儲系統(tǒng)

考慮到信息也有其產(chǎn)生、發(fā)展、變化和活躍到不活躍或消亡的發(fā)展規(guī)律，在不同時期，配以具有不同性能和安全性等特性的存儲，是完全符合信息擁有者利益的自然選擇。這需要在存儲系統(tǒng)的設計和管理上有統(tǒng)一的解決方案和技術(shù)支持，比如在同一存儲設備的管理范圍內(nèi)，可以對不同特性的存儲加以管理，提供對用戶數(shù)據(jù)的活躍程度（或熱度）等特性的監(jiān)控信息，并給出適當?shù)恼{(diào)整方案建議。在技術(shù)上，支持數(shù)據(jù)的有效流動（提供本地或遠程鏡像、快照、支持增量備份，以及數(shù)據(jù)由高性能存儲向低性能存儲的遷移等等）。

4. 利益沖突和技術(shù)難度

各存儲廠商之間，由于對存儲虛擬化概念的不同理解，以及實現(xiàn)方法的不同，增加了用戶的選擇難度，這也在一定程度上制約著整個存儲市場的發(fā)展。

在對存儲虛擬化的理解方面，即便是主流的廠商也存在著較大的分歧: HDS與 HP的觀點和方法比較相似，而IBM與EMC更為接近; 再如，不同廠商對信息生命周期管理（ILM）有不同的理解，有的廠商將其解讀為只涉及到數(shù)據(jù)的存儲， 有的廠商將其具體劃為管理軟件等等。這些技術(shù)在認知上的分歧，使得廠商之間在標準的制定和實施方面需要更長的磨合過程，在這一過程中，勢必會出現(xiàn)產(chǎn)品或管理上的不兼容，而最終給用戶的選擇和使用帶來困惑。

對于存儲廠商來說，支持網(wǎng)絡存儲標準所帶來的長遠利益和維護現(xiàn)有產(chǎn)品市場的現(xiàn)實利益之間，目前的首選是后者。而廠商也急于進行標準化，因為標準的制定和實施的過程也意味著市場占有率等利益問題。從而可以預見，存儲標準得到普遍推行的時候就是存儲虛擬化最理想的發(fā)展時期。而在現(xiàn)有條件下的存儲虛擬化難度很大，要實現(xiàn)不同廠商之間產(chǎn)品的統(tǒng)一管理，只有在與廠商間建立戰(zhàn)略合作關(guān)系的情況下，才能更好地實現(xiàn)。

雖然網(wǎng)絡存儲行業(yè)的標準化還需要一段時間，但從主流廠商在新產(chǎn)品中，開始采用SMI規(guī)范所定義的管理協(xié)議這一情況來看，標準化過程勢在必行，從參與SNIA制定和實踐網(wǎng)絡存儲標準的廠商和研究機構(gòu)的規(guī)模來看，一場具有決定性意義的變革正在悄然興起。

多樣化的發(fā)展態(tài)勢

從存儲的發(fā)生、發(fā)展過程來看，存儲虛擬化的過程始終伴隨其間，而不斷發(fā)展變化的是存儲虛擬化的層次和分布。從長遠來看，隨著存儲市場的不斷發(fā)展，存儲虛擬化將呈現(xiàn)層次不斷提高，隨應用需求等因素，其種類將呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展態(tài)勢。

以存儲虛擬化技術(shù)為核心的企業(yè)解決方案

目前，EMC、IBM和SUN等公司都把目標瞄準了企業(yè)數(shù)據(jù)中心市場，紛紛推出了新的存儲虛擬化產(chǎn)品，幫助企業(yè)IT管理者計劃向虛擬化數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移，并承諾幫助企業(yè)降低成本和簡化業(yè)務流程，提供全方位的解決方案。

由于數(shù)據(jù)已經(jīng)成為企業(yè)核心價值的載體，數(shù)據(jù)的保存和維護是企業(yè)投資、預算，以及成本核算的關(guān)鍵部分之一，承擔著維系企業(yè)命脈的作用，因此必須以相對完整的、可持續(xù)發(fā)展的，在投資回報率方面最優(yōu)的方式來構(gòu)建存儲系統(tǒng)，而企業(yè)的這些需求是一個多目標優(yōu)化問題。在此前提下，存儲虛擬化是迄今為止的一個最佳選擇。

SMI-S標準化進程穩(wěn)步推進

雖然標準化的結(jié)果勢必將使得網(wǎng)絡存儲市場的競爭更趨激烈，但標準化的進程卻絲毫沒有趨緩。在標準的制定過程中，技術(shù)和利益的較量始終在進行，同時IBM、EMC、HP等大型公司也分別在適當?shù)臅r候推出了符合SMI-S規(guī)范或通過SNIA認證（SNIA-CTP測試）的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品多數(shù)都集中在高端市場，而如Adaptec等公司也試驗性地推出了符合SMI-S規(guī)范的產(chǎn)品，但這更多地是著眼于未來的市場。

存儲管理軟件獨立發(fā)展

隨著存儲系統(tǒng)管理的標準化，為存儲系統(tǒng)管理軟件的獨立發(fā)展提供了可能。目前，所有大型存儲及相關(guān)存儲廠商的高端產(chǎn)品中，都集成了基于開源項目（Peg asus項目、OpenWBEM項目，以及由IBM支持的Sblim開源項目等）開發(fā)的、通過SNIA認證的存儲管理軟件，其中主要包括: EMC、HP、IBM、HDS、AppIQ、ADIC、StorageTek（SUN控股子公司）、 Dell、Symantec、 Cisco和NetApp等存儲及相關(guān)廠商，另外，MicroSoft也進入了存儲管理軟件市場，與多家存儲管理軟件廠商的產(chǎn)品實現(xiàn)集成。

IP存儲異軍突起

由于歷史等因素，IP存儲一直沒有成為網(wǎng)絡存儲市場的主流，但近幾年的一系列重要事件為IP存儲的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，其中之一就是iSCSI標準的確立，另外千兆網(wǎng)卡、萬兆網(wǎng)卡的普及等為構(gòu)建可用的IP存儲提供了技術(shù)上的保障。IP存儲在系統(tǒng)造價和環(huán)境兼容性方面的優(yōu)勢始終是開拓市場的關(guān)鍵，加之并不遜色的性能表現(xiàn)也吸引了不少用戶的注意力，同時，相對簡單的系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)也大大降低了技術(shù)門檻，使得許多看好網(wǎng)絡存儲市場的企業(yè)有進入這一行業(yè)的機遇。目前，IP存儲的市場定位仍以中低端市場為主，近些年，隨著許多大型存儲廠商，如IBM、EMC等開始開發(fā)中低端市場，IP存儲的優(yōu)勢將會顯現(xiàn)，這一點在國內(nèi)市場表現(xiàn)會比較明顯。

鏈接一:存儲虛擬化市場分析

角逐中端市場

高端存儲市場被少數(shù)大型企業(yè)如EMC、IBM、HDS、HP等所壟斷的局面很難動搖，而廣闊的中端市場，已成為眾多存儲廠商相互角逐的新賽場。目前，中端市場的發(fā)展遠未飽和，每個存儲企業(yè)都在謀求進入中端市場。而存儲用戶在眾多的存儲廠商中，也謀求尋找適合自身需求的存儲產(chǎn)品和解決方案，在這一市場中，相比傳統(tǒng)的存儲更省錢，并且更具靈活性的存儲產(chǎn)品和解決方案將最受歡迎。

低端市場有待開發(fā)

相比于中高端市場，傳統(tǒng)存儲（DAS等）仍占據(jù)大部分的低端市場，這與低端市場的多數(shù)企業(yè)對網(wǎng)絡存儲的認知度有關(guān)。另外，高成本投入的產(chǎn)品和解決方案，也是低端市場企業(yè)對存儲產(chǎn)品謹慎投資的主要原因之一，而作為以軟件和硬件的靈活配置見長的存儲虛擬化技術(shù)，開發(fā)低端存儲市場的價格優(yōu)勢是其它網(wǎng)絡存儲技術(shù)無可企及的。

強強聯(lián)合，優(yōu)勢互補

由于存儲管理的行業(yè)標準沒有普遍推行，因此，存儲廠商之間的合作是實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)虛擬化的必由之路。也正因為如此，很多大型公司之間進行了不同領(lǐng)域、不同形式的合作，例如IBM最近推出的SAN卷控制器，通過擴展支持管理EMC磁盤存儲系統(tǒng); HDS也推出TagmaStore平臺，可以實現(xiàn)對EMC生產(chǎn)的近乎全線產(chǎn)品實現(xiàn)虛擬化。

存儲服務市場更加廣闊

自從網(wǎng)絡普及之初，存儲服務就成為一種網(wǎng)絡環(huán)境中的存儲提供方式，目前很多網(wǎng)站提供的免費和收費郵箱就是一種最基本的與郵件服務相結(jié)合的存儲服務，而作為存儲服務的支撐技術(shù)——存儲虛擬化技術(shù)幾乎是必不可少的。

隨著存儲虛擬化技術(shù)的發(fā)展，存儲服務的質(zhì)量將會不斷提高，而且隨著市場信用度的提高、服務市場的規(guī)范以及相關(guān)保障機制的不斷完善，人們對存儲服務的信賴程度將會越來越高，企業(yè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的委托管理等存儲服務業(yè)務將會成為一種重要的服務被人們普遍接受，就如同今天的人們信賴銀行一樣。

鏈接二:存儲虛擬化與ILM的關(guān)系

由于數(shù)據(jù)和存儲直接密不可分的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)的發(fā)展變化特性非常必要，從某種程度上說，數(shù)據(jù)是存儲存在的根據(jù)。

存儲虛擬化是信息生命周期（ILM）的內(nèi)在需求。數(shù)據(jù)產(chǎn)生后首先處于比較活躍的時期，處于這一時期的數(shù)據(jù)對企業(yè)而言具有很大的價值，而最活躍的時期通常會在隨后出現(xiàn)，這主要取決于數(shù)據(jù)的類型等因素。在數(shù)據(jù)的生命周期中，可能會出現(xiàn)幾個活躍期，伴隨數(shù)據(jù)活躍期的出現(xiàn)會產(chǎn)生大量相關(guān)數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)歷經(jīng)幾次活躍期后，會出現(xiàn)不同程度的衰減甚至被銷毀。IDC曾建議把數(shù)據(jù)分為5層，即: 重要數(shù)據(jù)、關(guān)鍵業(yè)務數(shù)據(jù)、可訪問的在線數(shù)據(jù)、近線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)擁有者而言，在數(shù)據(jù)所處的不同時期配以不同性能和特性的存儲是一種最為經(jīng)濟的選擇。為了方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和遷移，存儲虛擬化技術(shù)便成為當之無愧的首選。

目前，SNIA正在為信息生命周期管理尋求一個標準，可以認為，在信息生命周期管理的助力下，存儲虛擬化技術(shù)和產(chǎn)品市場可以得到更大的發(fā)展。