前言
    隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新產(chǎn)生的電子數(shù)據(jù)近年來呈現(xiàn)出井噴式的增長，而這又帶動著對于存儲的大量需求。這種需求增長不僅僅限于企業(yè)用戶，多媒體數(shù)據(jù)、郵件等個人信息也使得普通用戶對于存儲容量的需求也出現(xiàn)了明顯的增長。當(dāng)前PC的標(biāo)準(zhǔn)存儲容量配置300G、500G已經(jīng)是非常普遍的了。想象一下前幾年配置容量為40G，60G的時代，甚至更往前到KB、MB的時代，似乎現(xiàn)在的機器容量配置實在是十分奢侈。我們不需要引用 IDC 對于存儲市場的調(diào)查分析數(shù)據(jù)，我們都已經(jīng)切身感受到自己似乎身處于電子數(shù)據(jù)宇宙中。
    市場的發(fā)展推動需求的提高，并且催生新的需求，而這些變化及新需求又推動著技術(shù)的進(jìn)步與變革。滿足市場的需求無外乎在于對原有技術(shù)的深耕細(xì)作、組合升級原有技術(shù)、或者發(fā)明一種新的技術(shù)手段。而存儲市場也不外乎這樣的發(fā)展歷程。需求、市場、變化推動著我們不得不重新思考原有技術(shù)實現(xiàn)，推動我們再深入研究不同的技術(shù)。而外部軟、硬件技術(shù)的發(fā)展也使得我們可以以一種全新的應(yīng)用方式來發(fā)展及深化這些技術(shù)，讓這些技術(shù)生出春天般的生命力。
    特別是虛擬化技術(shù)出現(xiàn)，則完全催生出一個全新的存儲應(yīng)用。因此在這樣的環(huán)境中，愛數(shù)軟件推出VX系列的備份存儲柜，就是意在配合在新的虛擬化應(yīng)用環(huán)境。同時，諸如這樣新的存儲應(yīng)用及其他的需求，則促使我們對于存儲分層技術(shù)及存儲虛擬化技術(shù)的進(jìn)一步探索研究。
一、分層存儲
1.1 什么是分層存儲
    分層存儲其實已經(jīng)不是一個新鮮的概念，而是已經(jīng)在計算機存儲領(lǐng)域應(yīng)用多年。其與計算機的發(fā)明與發(fā)展相伴相生。在馮－諾依曼提出計算機的模型“存儲程序”時就已經(jīng)包含了分層存儲的概念。“存儲程序”原理，是將根據(jù)特定問題編寫的程序存放在計算機存儲器中，然后按存儲器中的存儲程序的首地址執(zhí)行程序的第一條指令，以后就按照該程序的規(guī)定順序執(zhí)行其他指令，直至程序結(jié)束執(zhí)行。在這里的外存儲器與內(nèi)存儲器，就是一個分層存儲的最初模型。
分層存儲（Tiered Storage），也稱為層級存儲管理（Hierarchical Storage Management），廣義上講，就是將數(shù)據(jù)存儲在不同層級的介質(zhì)中，并在不同的介質(zhì)之間進(jìn)行自動或者手動的數(shù)據(jù)遷移，復(fù)制等操作。同時，分層存儲也是信息生命周期管理的一個具體應(yīng)用和實現(xiàn)。
而實際上，將相同成本及效率的存儲介質(zhì)放在不同層級之間進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移復(fù)制在實用性及成本上并不是有效的數(shù)據(jù)存儲方式。因此，在不同的層級之間使用有差別的存儲介質(zhì)，以期在相同成本下，既滿足性能的需要又滿足容量的需要。這種存儲介質(zhì)上的差別主要是在存取速度上及容量上。存取速度快的介質(zhì)通常都是存儲單位成本（每單位存儲容量成本，如1元/GB）高，而且容量相對來講比較低。相應(yīng)的，存取速度慢的介質(zhì)通常是為了滿足容量與成本方面的要求，既在相同的成本下可以得到更大的容量。所以，從這方面來說，分層存儲其實是一種在高速小容量層級的介質(zhì)層與低速大容量層級的介質(zhì)層之間進(jìn)行一種自動或者手動數(shù)據(jù)遷移、復(fù)制、管理等操作的一種存儲技術(shù)及方案。
   一般來說，分層存儲中，我們將存取速度最快的那一層的介質(zhì)層稱為第0層（Tier 0），依次為第1層，第2層等等。理論上說，層級的劃分可以有很多層，但是在實踐中，最多的層級在5層左右。過多的層級會增加數(shù)據(jù)及介質(zhì)管理的難道及可用性。因此在層級的設(shè)置上有一個拐點，即層級達(dá)到一個特定的層數(shù)時，會導(dǎo)致成本的上升，而使得可用性、可靠性都會相應(yīng)下降。通常層級的設(shè)定在2－4層之間。
1.2 為什么需要分層存儲
    在計算機系統(tǒng)中，CPU 的運行速度往往要比內(nèi)存速度快上好幾百倍甚至更多，為了更多地窄取CPU的計算能力，就需要在訪問數(shù)據(jù)的速度上進(jìn)行提升，否則內(nèi)存的速度將成為整個系統(tǒng)的性能短板。因此在這樣的思想下，CPU慢慢發(fā)展出來1級或者2級這樣的存儲緩存。實際也表明，緩存的存在確實對于系統(tǒng)性能的提升起到了巨大的推動作用。
    相應(yīng)的，內(nèi)存的訪問速度又是硬盤訪問速度的幾百倍甚至更多，也是基于CPU類似的指導(dǎo)思想，我們能不能在存儲之間也進(jìn)行這樣的分層（或者說緩存）以期提高系統(tǒng)的I/O性能，以滿足應(yīng)用對系統(tǒng)提出的更多高I/O的需求呢？
   從某種意義上說，內(nèi)存其實也就是充當(dāng)了CPU與外部存儲之間的另一個級別的緩存。作為用戶來講，我們當(dāng)然希望所有需要用到的數(shù)據(jù)都最好是存在最高速的存儲當(dāng)中。但是這樣近乎是烏托邦式的理想至少在當(dāng)前來說是不現(xiàn)實的。在技術(shù)上的難度不說，成本的壓力就會使得用戶喘不過氣來，再一個就是有沒有必要的問題，因為有的數(shù)據(jù)根本都不需要一直存于這樣的存儲中。在計算機界中有一個很有名的理論，就是說，加上一個中間層，就可以解決計算機中許多的問題。而這個“中間層”也正是我們所尋求的，實際也證明這樣的中間層確實取得了非常好的效果。
    據(jù)IDC數(shù)據(jù)預(yù)測，到2012年，信息數(shù)據(jù)的增長將會達(dá)到50%的復(fù)合年增長率，這個增長主要源于越來越來多數(shù)據(jù)內(nèi)容生成并存儲，經(jīng)濟(jì)全球化使用商業(yè)各個部門及與商業(yè)伙伴之間需要保持連接，使得更多的數(shù)據(jù)被生成，復(fù)制及保存。法規(guī)遵從及管理，還有容災(zāi)與備份都使得數(shù)據(jù)的增長持續(xù)上升。天下沒有一勞永逸的解決方案，我們需要根據(jù)不同的數(shù)據(jù)存儲需求，設(shè)計不同的存儲方案。比如歸檔，我們可以將數(shù)據(jù)存儲在磁帶上，比如需要頻繁訪問的實時數(shù)據(jù)我們可以放在內(nèi)存或者SSD（固態(tài)硬盤）設(shè)備中，對于容災(zāi)或者備份，我們可以使用大容量低成本的存儲來應(yīng)對。正所謂好鋼用在刀刃上，用戶也希望把資金投向更能產(chǎn)生效益的存儲上。
    除了需要滿足不同的存儲需求，還有出于對于高性能高吞吐量應(yīng)用的支持。因為有的應(yīng)用需要這樣存儲系統(tǒng)。特別是現(xiàn)在風(fēng)頭正勁的虛擬化技術(shù)。為了在一臺設(shè)備上支持更多的虛擬應(yīng)用，就需要系統(tǒng)支持更大的吞吐量以及更高的性能。全部采用高速介質(zhì)在成本上現(xiàn)在依然不是可行的，也不是必須的。因為根據(jù)數(shù)據(jù)局部性原理，往往被頻繁訪問的數(shù)據(jù)是局部而有限的。為了應(yīng)對部份這樣的數(shù)據(jù)而全采用高速存儲實在是過于奢侈。如果我們針對這部份數(shù)據(jù)另開小灶來解決不是更好？所以分層存儲在這里就可以大展拳腳。我們把高頻率訪問的數(shù)據(jù)放在高速存儲介質(zhì)上，而其他的數(shù)據(jù)放在速度較慢一些的介質(zhì)上，這實際上就是提高了系統(tǒng)的吞吐量。
1.3 分層存儲介質(zhì)的分類
    從計算機系統(tǒng)角度來說，最上層的存儲層應(yīng)該是CPU內(nèi)的各類型寄存器，其次是CPU內(nèi)的緩存，其次再是系統(tǒng)內(nèi)存。因為從分層存儲的定義上，此類型存儲器是符合定義規(guī)則的。因為這些存儲器速度與容量都有差別，越靠近CPU的存儲器成本越高，速度越快，容量越小，并且在CPU的控制下，數(shù)據(jù)這些不同類型的存儲器中間進(jìn)行自動的轉(zhuǎn)存。比如寄存器通常在16、32、64、128位之間，而緩存則在幾十個字節(jié)及到幾兆字節(jié)之間，內(nèi)存容量當(dāng)前通常都在幾百兆字節(jié)以上，服務(wù)器級的內(nèi)存也上幾十個吉字節(jié)。很有意思的是，這類型的分層也非常符合上圖所示的效益成本曲線圖。層級過多時，對于CPU的硬件設(shè)計及不同層次之間的數(shù)據(jù)一致性的保證都是一個挑戰(zhàn)。所以，現(xiàn)代CPU在寄存器與內(nèi)存之間的緩存基本在1-3級。而我們通常使用的386平臺的CPU（Intel 及 AMD）基本上都只有兩級緩存。這類存儲都有一個共同的特點，就是系統(tǒng)掉電后數(shù)據(jù)不復(fù)存在。我們將此類型的分層存儲稱為易失性存儲分層，或者內(nèi)部存儲器分層存儲。
而另外一種分類，則是非易失性分層存儲，或者叫外部分層存儲。此類型的存儲介質(zhì)一般包括固態(tài)硬盤（SSD）、機械式硬盤、光盤、閃存盤（包括外置硬盤）、磁帶庫等等。而此類的存儲介質(zhì)分層正是我們所要關(guān)注的，如沒有特殊的說明情況下，在此文檔中所說的分層存儲都是指外部分層存儲。一般來說，作為第0層的存儲介質(zhì)通常為 RAM 磁盤（隨機訪問存儲磁盤，其速度與內(nèi)存同速，但是價格昂貴，使用環(huán)境基本上是特殊計算環(huán)境）以及 SSD，第1層可能有 FC 15K硬盤或者SAS 15K硬盤，或者相應(yīng)的10K硬盤。第2層可能有其他類型的硬盤及磁盤庫等。第3層，可能是如磁帶庫以及光盤庫這樣的離線介質(zhì)。當(dāng)然這樣的分層不是標(biāo)準(zhǔn)，但是一個實踐中常用的分層策略。
    如 D2D2T 這樣的存儲方案，其實就是分層存儲的一個實踐方案。數(shù)據(jù)從本地的磁盤轉(zhuǎn)存于于另一個遠(yuǎn)程的磁盤（D2D）。這個磁盤的形式可以是一個JBOD，或者一個虛擬存儲設(shè)備，然后再通過一定的轉(zhuǎn)存策略將這個磁盤的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存于磁帶庫或者磁帶（D2T）。愛數(shù)備份存儲柜X系列都支持D2D2T這樣的應(yīng)用。
1.4 分層存儲需要考慮的問題
    由上一節(jié)可知道，外部分層存儲只不過是內(nèi)部分層存儲的一個外延。所以，外部分層存儲考慮的問題與內(nèi)部分層存儲實際上是大同小異的。
 首先是數(shù)據(jù)一致性的問題。這個問題比較好理解。如果不同的數(shù)據(jù)在不同的存儲層級之間存在時，數(shù)據(jù)的改寫必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不致的問題。在內(nèi)部分層存儲時，可以采用通寫策略或者回寫策略。而不同的方法也有各自優(yōu)缺點，這里就不再贅述。但是外部分層存儲與內(nèi)部分層存儲有一個最大的不同是，內(nèi)存儲最終數(shù)據(jù)需要寫到內(nèi)存中，而外分層存儲中，則不是必須的。當(dāng)然也可以設(shè)計成這樣的實現(xiàn)方案，但是這樣話，分層存儲的性能優(yōu)勢則必定會受到影響。數(shù)據(jù)在不同層級之間的連續(xù)性可以由一個虛擬層來保證。這個我們在談到虛擬化時會討論這個問題。
 第二個問題就是命中率的問題。如何設(shè)計一套算法或者實現(xiàn)策略來提高數(shù)據(jù)系統(tǒng)的命中率是分層存儲中是否能起到其相應(yīng)作用的關(guān)鍵。這個與CPU的緩存機制是完全一樣的。不過，CPU的緩存機制已經(jīng)有一套非常成熟的算法設(shè)計。而外部分層存儲與內(nèi)部分層存儲有其不同的特性，因此，CPU中的緩存機制不能全部照拿過來用。特別是CPU的緩存機制還主要是硬件設(shè)計上面的問題。而外部存儲層可能還與一些邏輯設(shè)計相關(guān)，比如文件系統(tǒng)，文件等。從這點上說，外部分層存儲的軟件設(shè)計上比起CPU緩存的設(shè)計可能要更復(fù)雜一些。
 第三個問題就是在分層介質(zhì)的選擇上。上面也提過，不同層級之間的介質(zhì)應(yīng)該是有差別的，否則就失去了分層的意義。一般來說，高速介質(zhì)應(yīng)該是小容量、高成本，隨著層級的往下走，其成本容量曲線應(yīng)該呈現(xiàn)如下的形式：
   即容量越大的單位成本越低，速度越慢，因此應(yīng)該放到更低的層級中，反之亦然。因此，在存儲介質(zhì)的配置上如何找到一個合適的點，使得成本與效益最優(yōu)化則是在分層介質(zhì)選擇及策略制定上需要考慮的問題。下面的圖中給出了一個實際的可能的配置方案：
 第四個問題就是數(shù)據(jù)分層的級別。對于數(shù)據(jù)的描述有字節(jié)級，塊級（包括扇區(qū)及簇），文件級及文件系統(tǒng)級。當(dāng)然不同的級別有不同的應(yīng)用場合，并不是哪種級別好于哪個級別。對于文件級的分層，對于歸檔，法規(guī)遵從則比較適合。對于文件系統(tǒng)級的則多用于容災(zāi)及備份系統(tǒng)中。對于塊級則可能用在虛擬化中較為合適。因此需要根據(jù)不同的需求制定不同的分層級別。
 第五個問題就是數(shù)據(jù)的遷移策略的設(shè)計�？梢愿鶕�(jù)數(shù)據(jù)的重要性、訪問頻度、大小、年齡來制定遷移策略。但是如同第四點所說明的那樣，不同的策略是有不同的應(yīng)用場合的，沒有孰優(yōu)孰劣的問題。好的策略應(yīng)該是不同最優(yōu)策略的組合，也就是因“需”制宜地選擇合適的遷移算法或者方法。根據(jù)年齡進(jìn)行遷移的策略可以用在歸檔及容災(zāi)備份系統(tǒng)中。根據(jù)訪問頻度則可以用于虛擬化存儲系統(tǒng)中等等。類似的方法已經(jīng)用于計算機軟件設(shè)計或者硬件設(shè)計當(dāng)中的很多地方，如LRU（最近最少使用）、ARC（自適應(yīng)交替緩存）都是可以借鑒的。
二 存儲虛擬化技術(shù)
2.1 什么是存儲虛擬化
根據(jù)SNIA（Storage Networking Industry Association，中文譯名為“存儲網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合會”）官方對于Virtualization（存儲虛擬化技術(shù)）的定義，如下：
 是將存儲（子）系統(tǒng)內(nèi)部功能與具體應(yīng)用、主機及通用網(wǎng)絡(luò)資源分離、隱藏及抽象的行為。以期達(dá)到存儲或數(shù)據(jù)管理的網(wǎng)絡(luò)無關(guān)性。
 對于存儲服務(wù)及設(shè)備的虛擬化應(yīng)用，以期達(dá)到整合設(shè)備功能、隱藏復(fù)雜細(xì)節(jié)以及向已經(jīng)存在的底層存儲資源添加新的應(yīng)用。
從上面的定義可以看到，虛擬化包括兩層的含意，一個是動詞，一個是名詞。動詞表明了如何來達(dá)到虛擬化，而名詞則說明了應(yīng)用的目的。對于當(dāng)前數(shù)據(jù)的幾何式增長以及帶來的數(shù)據(jù)管理的復(fù)雜性，加之存儲、備份及容災(zāi)需求的發(fā)展，存儲系統(tǒng)需要一個更高級的抽象，以此來獲得應(yīng)用的更大的靈活性。
虛擬化存儲與存儲虛擬化是兩個極易混用的概念，簡單來說，存儲虛擬化是指就是指的SNIA中的第一個定義，既將存儲抽象;而虛擬化存儲則是第二條定義，既是側(cè)重于對存儲虛擬化的應(yīng)用。也就是存儲虛擬化與虛擬化存儲是同一個概念（Virtualization）的兩個面。因此為了避免在兩者之間跳來跳去，在此文檔中，都將這兩個概念統(tǒng)一稱為存儲虛擬化技術(shù)。當(dāng)要特別指明是哪個面的時候，我們就直接使用相應(yīng)的概念。

2.2 存儲虛擬化技術(shù)的前世今生
    與分層存儲技術(shù)一樣，存儲虛擬化技術(shù)是與計算機一起發(fā)展起來的概念。比如內(nèi)存系統(tǒng)中的地址就是對于內(nèi)存位置及其數(shù)據(jù)的一種抽象。這種抽象其實就是一種虛擬化。其次到外部存儲器中，對于硬盤扇區(qū)一開始使用（CHS）編址方式到的LBA編址方式就是一種存儲虛擬化技術(shù)，再到后來的RAID技術(shù)，再到分層存儲都是在不同等級上的虛擬化。因此，虛擬化技術(shù)由來已久，只是在當(dāng)前數(shù)據(jù)暴增的情況下，對于存儲虛擬化技術(shù)提出了更高層次的抽象要求，加上虛擬機技術(shù)也為這個概念推波助瀾，使得存儲虛擬化技術(shù)從深宮走向臺前成為婦孺皆知的名詞。

2.3 關(guān)于SNIA的共享存儲模型
   為了讓終端用戶與存儲設(shè)備生產(chǎn)廠商能在同一個平臺概念上進(jìn)行討論，SNIA 對于存儲定義了一個SNIA共享存儲模型.
   在上面的模型中，虛擬化技術(shù)可以在不同的層進(jìn)行抽象。當(dāng)然，在第一級的抽象中就有CHS以及LBA的編址方式。而每一個層都為上一層提供虛擬化接口。當(dāng)然，最底層與最上層因為沒有更下一層及更上一層，他們是這個模型中的兩個端點。最底層永遠(yuǎn)為上一層提供虛擬化接口，而最上一則只使用其下一層的虛擬接口。
    當(dāng)前有許多的技術(shù)在不同層中對存儲層中進(jìn)行虛擬化，包括物理存儲，RAID磁盤，LUN（Logical Unit Number），存儲區(qū)域，LUN分區(qū)，LUN遮罩及影射，文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫對象。相應(yīng)地實現(xiàn)這些虛擬化技術(shù)的設(shè)施有磁盤陣列，陣列控制器，存儲交換機，路由器，分布式虛擬設(shè)備，總線適配器，操作系統(tǒng)以及相應(yīng)的應(yīng)用層軟件。這些不同的技術(shù)表明對于解決共有的存儲問題，虛擬化是一個很關(guān)鍵的技術(shù)方向。

2.4 為什么需要存儲虛擬化技術(shù)

    隨著技術(shù)的發(fā)展以及對于數(shù)據(jù)存儲及管理的要求不斷在提高，對于存儲系統(tǒng)所提出的要求也自然水漲船高。比如達(dá)到100%的系統(tǒng)可用時間以及對于系統(tǒng)失效的容災(zāi)能力，即系統(tǒng)的單點失效不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓。而隨著企業(yè)自身的發(fā)展及建設(shè)，企業(yè)內(nèi)部的存儲基礎(chǔ)架構(gòu)基本都是異構(gòu)的平臺。而這樣的復(fù)雜性已經(jīng)成為保證業(yè)務(wù)連續(xù)性的障礙。而存儲中此類型的諸多問題其實都可以通過存儲虛擬化技術(shù)來解決：
 在沒有虛擬化技術(shù)的支持的情況下，SAN網(wǎng)絡(luò)上單點的失效或者交換的失效是一個嚴(yán)重的問題，企業(yè)則為了保證存儲的可用性及連續(xù)性不得不投入高昂的費用，以此來保證整個存儲系統(tǒng)的可靠性。
 存儲中的性能是評價一個存儲系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量（QoS）的關(guān)鍵參數(shù)。在異構(gòu)平臺環(huán)境中，為了保證滿足應(yīng)用要求的存儲性能是一個極為復(fù)雜的工作。存儲虛擬化技術(shù)使得在性能的保障上提供了實現(xiàn)可能性，也保證了可評估的QoS。
 存儲中的數(shù)據(jù)對于企業(yè)的日常的工作及生產(chǎn)都是至關(guān)重要的，對于數(shù)據(jù)的丟失所適成的損失對于一些企業(yè)來說可能就是一場災(zāi)難，而存儲虛擬化技術(shù)可以在這一方面大有所為。虛擬化技術(shù)則使得用戶可以以可承受的成本代價得到高端的解決方法。
 對于純存儲（磁盤）的需求的增長，導(dǎo)致了存儲空間的應(yīng)用效率變低。據(jù)調(diào)查在開放式系統(tǒng)中對于存儲的利用率，磁盤僅為30-50%，而磁帶為 20-40%，也就是說，企業(yè)每買一個GB的同時需要多買2-3G的存儲，產(chǎn)生這種低使用率的問題主要原因是存儲與主機的綁定關(guān)系，為了保證每個主機都能正常工作，用戶常常一次性分配大量的存儲空間，而這些存儲空間即使在未使用的情況下，也不能被其他的主機占用。而虛擬化技術(shù)可以提供這樣的按需提供的功能，并且與分層存儲結(jié)合在一起，可提供不同等級的服務(wù)質(zhì)量。

2.5 存儲虛擬化技術(shù)的分類
     存儲虛擬化技術(shù)根據(jù)不同的分類原則會有不同的類型。比如根據(jù)虛擬化實現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸路徑中的位置來分有帶內(nèi)與帶外的虛擬化，根據(jù)虛擬化在存儲結(jié)構(gòu)棧中的位置可以分為磁盤虛擬化或者磁帶虛擬化。又根據(jù)虛擬化的粒度則可以分為文件/記錄型虛擬化，數(shù)據(jù)塊型虛擬化。由于與本文檔主要討論分層存儲及虛擬化技術(shù)關(guān)系的原因，我們這里只關(guān)注于兩種虛擬化類型，一是文件/記錄型虛擬化，一個是塊級虛擬化。

2.5.1 文件/記錄型虛擬化
    對于使用這個類型的虛擬化的一個非常典型的例子就是HSM，即層級存儲管理，也就是此文檔所說的分層存儲。這種虛擬化技術(shù)自動地在不同的層級之間的存儲之間進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，對于應(yīng)用來說，這個過程是透明的。通過相應(yīng)的指針及文件元數(shù)據(jù)，虛擬化存儲層可以很方便在各層之間查找數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回給用戶，而請求者不需要知道詳細(xì)的文件物理位置，并且自動將用戶的數(shù)據(jù)存于不同的存儲層中，以釋放相應(yīng)的I/O吞吐量及存儲空間，使得用戶的投資得到保護(hù)，并且也提高了系統(tǒng)的總體性能。
2.5.2 塊虛擬化
近來這種虛擬化技術(shù)受到越來越多的關(guān)注，而這種虛擬化技術(shù)處于SNIA存儲模型的第二層。此虛擬化技術(shù)處理的主要是塊級存儲的磁盤，而很多的廠商在提及塊級虛擬化技術(shù)時指的就是這種技術(shù)。
在這種虛擬化技術(shù)的背后，其實就是很簡單的思想：克服單個設(shè)備的物理限制而不需要影響用戶及應(yīng)用，因此后者只看到一個大的“磁盤”。當(dāng)然，這種塊聚集技術(shù)只是塊虛擬化技術(shù)的一個方面，在這個虛擬化技術(shù)方案之中還有相當(dāng)多可以提供的服務(wù)，如自動數(shù)據(jù)分層，空間自動按需配置，快照，卷復(fù)制，甚至是重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等。

    在上面的圖中，對于存儲的使用者只需要關(guān)注存儲容量、性能以及可用性，而無需關(guān)注磁盤的物理特性。因此在這樣的結(jié)構(gòu)下，用戶不需要與某個生產(chǎn)商綁定，因此可以做到存儲的異構(gòu)環(huán)境的整合，這種結(jié)構(gòu)也極容易進(jìn)行向上（增加容量及擴展設(shè)備）與向下（壓縮容量及移除設(shè)備）的擴展。

2.6 存儲虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)
    存儲虛擬化技術(shù)由于類型眾多，而它們所處于存儲棧位置也不一樣，因此其實現(xiàn)技術(shù)也相當(dāng)?shù)亩�，而且所關(guān)注的面也不一樣。比如 RAID 技術(shù)其實就是基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化技術(shù)實現(xiàn)之一，還有卷管理技術(shù) LVM，包括 SoftRAID 也都是存儲虛擬化的實現(xiàn)技術(shù)。作為與本文所討論的存儲分層存較為接近關(guān)系原因，我們這里重點介紹一下基于主機及存儲設(shè)備的虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)。而對于基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化技術(shù)實現(xiàn)主要用于數(shù)據(jù)中心級的存儲規(guī)劃中。特別的，這三種實現(xiàn)技術(shù)可以同時結(jié)合起來，或者一個以另一個為基礎(chǔ)來實現(xiàn)。
2.6.1 基于主機的存儲虛擬化
    這種虛擬化技術(shù)是最常用的虛擬化技術(shù)之一。這種技術(shù)從桌面應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上都存在，并且一般通常都與卷管理技術(shù)結(jié)合在一起。因為DAS的大量存在，并且卷管理技術(shù)已經(jīng)是操作系統(tǒng)內(nèi)置的一個功能。當(dāng)然更高級的第三方的卷管理技術(shù)實現(xiàn)也是很常見的一種方式。這種技術(shù)的好處就是成熟穩(wěn)定，并且開放。因此可用于各種異構(gòu)的環(huán)境中。而缺點就是這個虛擬化技術(shù)是以服務(wù)器主機為中心的。所以，這個虛擬化技術(shù)必須以主機為單位進(jìn)行實現(xiàn)。這使得將不同的存儲系統(tǒng)整合成更大、更復(fù)雜的存儲系統(tǒng)較為困難。因此，有的廠商提供所謂的集群卷管理技術(shù)，使得在異構(gòu)的服務(wù)器中共享不同卷以并以單獨卷的方式進(jìn)行存儲管理。

2.6.2 基于存儲設(shè)備的虛擬化實現(xiàn)
    其實這種虛擬化技術(shù)就是磁盤陣列，但并不僅限于RAID，其中包括快照、LUN 遮罩以及影射等，這些實現(xiàn)技術(shù)都是塊級虛擬化的實際例子。而這種技術(shù)同樣適用于SAN以及DAS環(huán)境中。這種虛擬技術(shù)不依賴于特定的主機以及操作系統(tǒng)，通過調(diào)整與硬件設(shè)備相關(guān)一些特性，如Cache，就可以取得更好的性能。但這種虛擬化技術(shù)的缺點就是虛擬技術(shù)的應(yīng)用只能限于在一個陣列里，不能做到跨陣列進(jìn)行存儲的管理與整合。

    通常的情況下，上面的兩種虛擬化方式都是組合在一起使用的，使得虛擬化技術(shù)即有基于主機的卷管理的靈活性，也通過基于存儲的虛擬化取得性能上的好處。比如在陣列中的數(shù)據(jù)可以通過條帶化將數(shù)據(jù)分布在不同的磁盤設(shè)備上，這樣讀寫性能就會得到相應(yīng)的提高。如果以基于主機的虛擬化技術(shù)將卷建立在這樣的磁盤陣列中，馬上就可以得到性能上的提升。諸如此類的結(jié)合也說明虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)不會以單獨的形式出現(xiàn)，而是多種虛擬化技術(shù)的相互補充。

2.8 存儲虛擬化的未來

 統(tǒng)一管理。這個統(tǒng)一管理包括數(shù)據(jù)發(fā)掘、報表、存儲虛擬化以及存儲自動化。在一個異構(gòu)的存儲世界里，這樣的方法可以給各個層次，從應(yīng)用層到物理存儲層的存儲提供統(tǒng)一的活動管理。而正是用戶的期望的也是虛擬化技術(shù)所要解決的問題。正如Eisoo(愛數(shù))的All-In-One-Web技術(shù)就已經(jīng)成為統(tǒng)一管理的一個縮影。在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)存儲的管理，數(shù)據(jù)的管理，以及備份容災(zāi)等應(yīng)用的大一統(tǒng)格局。但無論是基于Web 的或者其他形式的統(tǒng)一管理，都將是存儲虛擬化技術(shù)所追求的一個方向及未來的愿景。
 自動數(shù)據(jù)遷移。存儲虛擬化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展會使用數(shù)據(jù)遷移服務(wù)變得普遍。這種發(fā)展趨勢既是技術(shù)上的也是成本上的。在技術(shù)上講，這樣的數(shù)據(jù)服務(wù)提供了容災(zāi)及高性能數(shù)據(jù)訪問能力。當(dāng)存儲系統(tǒng)感知到已經(jīng)無法再滿足用戶或應(yīng)用的存儲需求時，則需要遷移或者復(fù)制到其他的更快、容量更大的設(shè)備上。從成本上的觀點來看，并不是所有的數(shù)據(jù)對于企業(yè)來講都是同等重要，一些老舊的數(shù)據(jù)一般來講其價值并不需要用戶將其一直保存在高昂的存儲設(shè)備中。這樣，這個數(shù)據(jù)就需要從昂貴的存儲上遷移到低成本的存儲設(shè)備上。這個過程不再需要用戶的干預(yù)，而是由存儲系統(tǒng)自動完成。
 數(shù)據(jù)中心級的卷及文件系統(tǒng)。如果一個卷指派給不同的系統(tǒng)進(jìn)行同時數(shù)據(jù)訪問，有些問題就需要特別注意以保證數(shù)據(jù)的一致性。一個簡單的解決方法就是實現(xiàn)一個集群文件系統(tǒng)，由這個集群文件系統(tǒng)來管理不同服務(wù)器對于數(shù)據(jù)的訪問。而當(dāng)前的情況下這些文件系統(tǒng)都是在同構(gòu)的環(huán)境實現(xiàn)的。為了使得這個集群文件系統(tǒng)成為可能就需要對不同的操作系統(tǒng)及其對卷中存儲的使用以及文件系統(tǒng)都要進(jìn)行虛擬化。

    作為一個應(yīng)用系統(tǒng)之內(nèi)技術(shù)實現(xiàn)及概念，往往并不是孤立地存在。作為存儲技術(shù)來說，分層存儲與存儲虛擬化也是相互交叉、互為因果的一種關(guān)系。分層存儲的實現(xiàn)需要存儲虛擬化的支撐，這樣才能將分層的實現(xiàn)與具體應(yīng)用分離。而虛擬化技術(shù)的實現(xiàn)又有分層技術(shù)的影響。正所謂獨木不成林，要打造一個穩(wěn)定、高效、易擴展的存儲應(yīng)用系統(tǒng)，必定是十八般武藝齊上陣。存儲虛擬化技術(shù)與分層技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，必將給存儲行業(yè)造成深遠(yuǎn)的影響。

參考文檔：
1. Nexsan ，No More Tiers (Reduce Storage Costs with an Age-in-Place Strategy)
2. SNIA, Storage Vitualization, Frank Bunn, Nik Simpson, Robert Peglar, Gene Nagle
3. SuSE , The Logical Volume Manager (LVM)

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