存储虚拟化的实现层次

存储网络在为用户带来良好的性能、可扩展性、高可用性的同时，也带来了许多亟待解决的新问题。由于大型组织或公司的关键数据往往分布在几十甚至几百个站点，一个SAN环境中，往往有很多完全异构的服务器和存储设备

，因此业务数据的高效、安全管理就越来越受网络界的关注。根据IDC最新统计数据，目前存储管理的成本已经是硬件投资的几倍，而在上个世纪的80年代，存储管理的成本还只是硬件投资的几分之一。存储虚拟化的目标就是降低管理成本和难度，这一目标既现实，又远大。

存储虚拟化目前被存储界用来专指用于SAN的一种先进的管理技术。概括地说，存储虚拟化技术主要有如下几个实现层次：

独舞——设备虚拟化

虚拟存储的发展借鉴了计算机领域里很多成功的设计思想，从虚存、磁盘技术、RAID到IBM的大型机等的设计思想中都汲取了许多成功的经验。

最典型的虚拟存储设备是磁盘阵列（RAID）。RAID的虚拟化是由RAID控制器实现的，它将多个物理磁盘按不同的分块级别组织在一起，通过板上CPU及阵列管理固件来控制及管理硬盘，解释用户的I/O指令，并将它们发给物理磁盘执行，从而屏蔽了具体的物理磁盘，为用户提供了一个统一的具有容错能力的逻辑虚拟磁盘，这样用户对RAID的存储操作就像对普通磁盘一样。

由于受IDE通道的数量和速度的限制，RAID的传统接口一直使用SCSI。随着存储技术的飞速发展，许多新的RAID技术不断被开发出来，许多厂商的存储设备的磁盘阵列开始提供2GB的高速接口。

近来惠普推出的Virtualized Array（虚拟阵列技术）可以说是RAID的发展，它将系统内的所有硬盘当做一个统一的存储空间来管理，所有的子阵列，都平均分摊到每一个系统内的物理硬盘上。整个系统的硬盘数量可以任意改变，数据的存放可以随着组的调整而动态调整。与传统RAID相比，它使用了全光纤通道体系结构，能够满足对数据输入、输出性能和可扩展性要求较高的用户的需求，具有更大的优势，更适合高端开放系统的用户。

双人舞——SAN虚拟化

SAN技术的存储设备是用专用网络相连的，这个网络是一个基于光纤通道协议（Fibre Channel）的网络。在SAN中，数据备份、容量扩展、数据迁移、远程容灾等都比较方便，整个SAN成为一个集中管理的后端存储池。由于光纤通道的存储网和LAN分开，使得数据存取的性能得到很大提高。由于SAN的这些优异的性能，使其成为企业存储的重要技术。然而，从SAN技术近几年进入市场的情况看，有些问题却使人头疼。

首先，不同厂家的软硬件产品、不同的操作系统以及不同的数据格式造成在SAN中的互联困难重重。各厂家自己的一套做得很好，一旦其中有别的厂家的设备，不是联不上，就是出错。为此一些厂家结成合作联盟，使设备可以互联。但不同的联盟之间还是不能互联。为此，国际上成立了存储网络工业协会（SNIA）制定互联互通标准，力图达到尽可能多的厂家实现互联。

其次，虽然各厂家的设备都遵循光纤通道标准，但具体的实现又有很大差别。即使各厂家都愿意改变技术以适应互联，其工作量之大也是令人难以接受的。据报道，SAN的厂家在互联性测试方面花费的费用已大大超过预算。不少厂家认为，与其花这么大的代价去适应互联性，还不如改进自己产品的性能。

第三，由于SAN本身的专有性，使得公司内部容易形成许多规模不同的SAN存储孤岛。存储孤岛的存在容易造成数据的安全隐患, 数量庞大的业务数据不能共享，对公司数据的正常管理和运行会构成威胁。

SAN内部的虚拟化是存储产品提供商目前关注的焦点。通过这种虚拟化技术，用户和应用程序可以把SAN作为一个单一的、同构的资源池来存取和控制。用户可以根据不同应用系统的需要对这个存储池进行任意地分割，并任意地分配给特定的主机或应用系统，从而对SAN中的数据进行管理、保护、使用和操作，对设备进行监控，充分开发SAN所宣称的先进的存储潜能。

SAN内部的虚拟化的实现，需要在原有体系结构中加入一个新的虚拟化层架构。通过这个虚拟化层，可以将多种设备上比较小的存储容量集合起来，虚拟成一个大的磁盘，提高存储容量的使用率，为应用程序和用户提供SAN的全局逻辑虚拟化视图。服务器不必关心后端物理设备的物理特性，也不会因为物理设备发生任何变化而受影响。这样从用户和应用程序来看，原来复杂结构的SAN就是一个结构相对简单的、具有统一界面的虚拟存储池，它对用户和应用程序完全透明，而存储池中逻辑存储单元的具体细节则只是系统管理员所关心的问题。管理员可以通过GUI等图形用户界面让很多服务器共享后端的存储池，因而大大提高了系统管理员的工作效率。

群舞——全球虚拟化

由于经济全球化和信息网络化的直接影响，越来越多的组织或公司的业务不断向全球拓展，企业的关键数据往往分布在许多个SAN中，比如美国Bell Microproducts公司原来在美国加利福尼亚州圣何塞市拥有一个数据中心，它的数据以每年35%的速度持续膨胀了5年之后，Bell Microproducts公司决定在阿拉巴马州的蒙哥马利市再建一个自己的数据中心。可是，两个数据中心相距超过3000英里。同时网格（Grid）计算的飞速发展，也要求许多大型科学计算的数据分布在全球广域的范围中，如何高效地管理这些数据已成为困扰业界的一个重大问题。

随着IP存储的兴起，FC SAN和IP存储结构之间的联系越来越紧密，IP存储可以作为FC SAN的重要补充和发展。多个独立的SAN可以通过IP网络连接成一个统一的存储网，而存储虚拟化也是实现全球统一存储网络的一种重要技术手段。最后，Bell Microproducts公司选择了美国飞康国际网络科技有限公司的IPStor虚拟存储方案，利用IP骨干网完成了跨越数千英里的数据容灾备份系统。

广域的存储虚拟化是存储资源最高的抽象形式，它将全球范围的存储资源统一成一个巨大的逻辑存储池。它的出现将使大规模存储和计算彻底分离，导致存储服务提供商（SSP）和存储服务代理（SSA）的诞生，实现了广域的存储虚拟化。用户的计算机将只需要计算功能和传输功能，当需要使用大规模数据存储时，可以向存储服务代理提出请求，后者将从广域的虚拟存储池中选择合适的存储资源，并向相应的存储服务提供商提出具体的存储需求;存储服务提供商将按需分配相应存储资源给用户，并提供各种功能服务。全球存储资源虚拟化将是未来存储工业界的终极目标。