分析：存储智能化发展趋势解析

存储到底有多智能？这个问题的答案取决于到底是谁提出的疑问，和怎么定义智能。存储的智能化，一般认为，是指硬件、软件、文件和存储容量管理的高度灵活性和自动化。但是存储智能化究竟是什么，在各个厂商之间还是有一些争论。目前，各个厂商一般都偏爱他们自己的，或者是其合作伙伴的存储智能化方案来完成日常存储任务，尽管这些任务中的多数其实不一定必须通过智能化方案来完成。比如说，思科公司声称计划在企业级存储网络广泛添加智能化，各个存储领域的公司都一定程度上赞同思科公司的想法，但是Brocade和Incipient比较倾向于在SAN交换器上面执行智能化操作，而EMC则认为智能化应该由连接到SAN交换器的特定应用程序来完成，而磁盘阵列厂商，比如日立数据系统则倾向于将智能化功能添加到磁盘控制器当中。不过，不管是不是心甘情愿，几乎所有的厂商都同意智能化可以在以上各个层面共同执行。
EMC的产品市场经理Kevin Gray表示“存储环境下的每个存储部件，在某些特定功能上都有着一些特定优势，而我们要做的是充分发挥每个存储厂商的每个部件的优势。”比如说，磁盘阵列在高可用数据存储和缓存管理上有着优势，而交换器则在I/O管理上有着优势。
事实上，争论不仅仅局限于智能化应该被添加到存储网络的哪个组件。即便相当成熟的存储智能化——虚拟化——用户和厂商也有着不同的争论——怎样的虚拟方式更加有利——究竟选择块数据虚拟方式，还是文件虚拟方式。IDC存储分析师Richard Villars指出“比较不同的存储虚拟化技术十分困难，我们还需要时间评估这些技术的具体部署情况。”
文件的虚拟化
文件虚拟化，或者更广泛的称为文件区域网络File Area Network(FAN)，可以将文件系统集中在一个数据中心，被集中的这些文件可以被集中管理，也可以被方便的转移。存储网络工业协会(Storage Networking Industry Association SNIA)的成员Rick Gillett，他同时也是 Acopia Networks公司的CTO，曾经表示 “ FAN是一种提升非结构化数据管理水平的系统，它让数据或者服务器和NAS文件管理器脱离关系，提供了一些比如数据迁移，均衡负载和复制等服务。”
IDC分析师Villars表示，文件虚拟解决方案满足了三种商业需求：
1：合并分散的企业信息到一个简单的NAS系统。
2：有效的使用这些商业信息。
3：减少费用。
Villars在2007年早些时候对一些公司进行了虚拟化调查。调查的结果显示，虚拟化使这些公司减少了存储费用的50%~80%，而管理效率则提升了90%。
文件虚拟化技术对于拥有5台以上服务器或NAS文件管理器的管理员非常有意义。目前，在多数公司里，每一台服务器或存储设备都有自己的一套文件系统。这使得管理和移动这些数据非常麻烦。而如果IT管理员添加了一台服务器或者NAS文件管理器，他需要重新安装系统，并且需要单独维护。这样就很可能发生一种情况：一台服务器有过高的负载，而其他服务器资源则处于闲置状态。而且在这种情况下，部署完整的文件系统容灾方案，将消耗大量宝贵的IT管理员时间资源。
举一个例子，Harold Russell，USDA公司的 FOOD & Nutrition Services（FNS）的项目经理，描述了他最近在做的一个项目，在这个项目当中，Russell是承包商，发包的公司是Wyandotte NetTel。Russell表示，在这个项目的执行过程中，USDA公司必须将数据从对方的DAS中提取，再传到自己的NetApp文件管理器之中，这也意味着，IT人员必须亲自的到每一台相关的存储设备操作，以保证整个传输过程不出差错。如果顺利的话，这个过程可能将耗费数天才能够最终完成。
不过Russell很快变成了一个FAN支持者，FAN需要添加一个称作Global  Namespace  命名空间的逻辑层，命名空间在服务器管理、文件重组和聚合时，会使管理员感觉，这样的操作，和在同一台机器上操作没什么两样。当然，这些被执行操作的文件很可能存在于不同的设备，但是在管理员操作时，看到的却是相同的树状结构，在结构中可以清楚地看到不同文件存放的不同位置。
Russell使用NetApp的虚拟文件管理软件Virtual File Manager(VFM)，在很多不同的服务器和NAS设备上将文件虚拟化。这个解决方案包括了文件虚拟化、复制、容灾备份、失效备援、和迁移。USDA公司的FNS项目分为八个区域，现在每个区域都分配了带有VFM软件的设备：在每个区域，都部署了两台NetApp FAS250文件控制器，作为主要存储设备。还有两台FAS 270s作次级存储设备。这样的部署之下，IT管理员可以在FNS项目执行时使用VFM SnapMirror软件，来复制数据到次级存储设备，以供容灾使用。另外，每个区域同时有5个文件服务器，这些服务器是HP的ProLiant DL 380和ML370服务器。在以往，文件管理在FNS中不是连续的，而且容灾和实效备援也造成了最终用户的疑惑和延迟，因为他们很可能不知道该在哪里找到文件。
“这个时候，VFM global namespace命名空间就派上用场了。它简化了文件结构和移动文件的管理工作，”Russell表示“现在我们可以传输文件到任何一个使用命名空间的硬件。除非遇到了紧急状况，比如失效备援failover，这时文件服务器需要大概1~2小时宕机，而主要的文件管理器只需要20~40分钟宕机时间就可以恢复工作。
当然并非只有NetApp支持FAN，比如Wiley 出版公司使用就是Acopia FAN来处理为数众多的文件存储。在Wiley公司，每年有大约25TB的新增文件，被加入到Windows服务器环境下。Wiley的IT架构师James Sample透露，备份可能需要36小时。目前在Wiley使用Acopia公司的文件虚拟设备，按照法律法规，将没有变化的文件移动到一个不同的存储层级上来。大约90%的文件在一个月之后不会有什么变化，这些文件就被转移到了低一些的存储层级上来。因为这些低层级的文件已经备份，所以也就无需再次备份。如果低一些层级上的文件有所变化，文件则将被移动回高一些的存储层级进行备份。其间，驱动器的映射一直保持原状，尽管实际其中有很多变化，但是最终用户不会感觉有什么不同。
尽管架构师James Sample的报告表明了新的存储架构智能化更新可以迅速被部署，但是这其中还是有一个问题存在，这个问题可能源于Wiley IT架构的独特性。架构师James表示，许多厂商都只倾向提供补丁式的方案给系统，而并不是改进整个流程。目前Wiley公司正在计划增加第三个存储层级，而且计划扩展文件虚拟化到备份和容灾上。“如果我们备份的宕机时间从36小时缩减到1小时，那么意味着每周节省2000美金，”James这样评估“我们也有报告和反馈的能力，可以看到用户何时存取文件，这样我们可以在删除或者保存文档的问题上，做更好的决策。”

块数据虚拟化
    尽管有很多应用支持文件虚拟，但是也有一些人认为块数据虚拟比起文件虚拟FAN提供了更好的智能存储基础。3PARdata公司 的CTO  Ashok Singhal认为“尽管虚拟化可以运行在很多层级上，但是最底层应当是虚拟化最应该被部署的地方。”Ashok Singhal同时也建议虚拟化应当部署在块数据存储层级。不同的研究都表明50%~90%的存储虚拟化在底层，而只有10%~20%在高一些的层级。
    Gartner的分析师Robert Passmore曾经这么分析存储虚拟“找到一个合适的虚拟化层级非常重要，随意在多处部署虚拟化是非常不利的。因为存储虚拟化意味着添加一些软件层级，或者添加一些硬件，而随意的虚拟化部署会增加很多费用，而且存储结构也变得复杂，最终可能并没有达到简化系统的目的。”
    对于3PARdata公司而言，虚拟化被部署在了磁盘阵列上，使得管理员可以在应用运行的时候，改变RAID模式。这种动态优化的特性，使存储服务的水平上了一个台阶。
    一个3PARdata公司的客户，Banc of America证券公司。这家公司的数据中心数量众多，而且各自为政，没有充分的数据共享，这些因素都导致了该证券公司数据中心的效率低下。事实上，相对于这家证券公司的实际需求，它所拥有的总存储能力非常充裕，但是在这样的存储背景之下，整个系统非常难于管理，而且也不容易扩展。公司数据中心的这些弊端，最终促使公司决心部署3PAR磁盘阵列和IBM刀片服务器所构成的虚拟化的SAN。同时，这家公司也将众多的数据中心整合成了两个数据中心。
    Banc of America证券的技术副总裁Gary Berger这么评估“虚拟化和数据中心整合削减了95%的存储管理费用。而且，我们可以给每个应用和业务部门分配虚拟资源，每个部门和应用也都可以和以往一样正常操作，看不出什么差异。”事实上，虚拟化可以将各个存储资源抽象出来，并且聚合到一个大的虚拟资源池，在资源池当中，所有的资源都可以被更加轻松的管理。但是这个虚拟化就是真正的存储智能化吗？

瘦配置和加密
    大多数存储业内人士都倾向于认为虚拟化就等于智能化。但是也有一些人认为，某些存储的功能特性，比起虚拟化，更称得上是存储智能化。Banc of America的技术副总裁Berger，他很强调3PAR的一种能力——将磁盘切割成一个一个的256MB的“块状物”，以便改善负载均衡，进而提升I/O性能。而其他的磁盘阵列，缓存耗尽时，整个系统的性能将急速下滑。另外3PAR阵列提供了更好的灾难恢复，这个灾难恢复基于廉价的跨数据中心备份(cross-replication)。
    另外一个经常被提到的智能存储的特点，是thin provisioning 瘦配置，（目前国内对thin provisioning没有统一的翻译，也有称之为空间超额分配、资源随需配置、存储资源前瞻规划等等，本文中，我们称之为瘦配置）。整个存储系统近年都在迅猛增加，通常情况，一个存储管理员必须分配一些磁盘，给某些特定的用途或业务部门。为了防止某些用途或者业务部门的磁盘资源不够用，管理员通常倾向于分配给每个部门远超过其需求数量的磁盘。而这个过程同时也浪费了大量宝贵的管理员时间。而瘦配置则意味着提供给各种应用或部门一个虚拟化的空间，一般而言这些虚拟空间的容量可以超过实际的物理空间，而当管理员最终统计所有这些虚拟空间的效能时通常会发现，存储瘦配置是一个非常好的方案。
    Milford集团的分析师Tony Asaro描述了一个真实的案例。一个公司分配了2TB的空间给一些用户，但是只有300GB被使用。虽然被使用的空间仅为15%，但是所有2TB的空间毕竟还是被分配出去了，这样IT管理员就需要增加更多的存储能力来满足下一步的存储部署。或者，管理员只能重新人工重新配置整个存储环境。而瘦配置（Thin Provisioning）则意味着，2TB即便被分配出去了，但其中剩下的1.7TB可以被其他用户方便的使用。
    Asaro表示“这种瘦配置Thin Provisioning很大程度上简化了存储，而且保证用户利用存储空间备份的是真实数据，而不是浪费存储空间。这种简化的能力降低了数据中心的电力和制冷需求。当然，不仅仅是电力和制冷，瘦部署对于我们的磁盘本身的成本也有着不小的削减。我们大约缩减了购买磁盘数量的50%。而且瘦配置也简化了存储配置过程，最重要的是，瘦配置避免了由于磁盘空间分配不合理而导致的重新配置。”
    除了瘦配置，加密技术同时也是人们讨论存储智能化时经常提到的概念。UC Davis医疗中心的存储主管，Alejandro Lopez最近部署了NetApp提供的Decru加密技术。整个存储系统的配置为：日立数据系统的TagmaStore Universal Storage Platform通用存储平台(USP )磁盘阵列和Brocade的交换器，不过这位存储主管并没有准备大规模部署数据加密技术，至少在交换器充分整合此项技术之前没有打算。但是Alejandro Lopez主管也表示，如果将来加密技术可以不那么占用资源，他也很乐意重新考虑这项技术。Lopez 也指出“由于Decru并没有与我们的底层结合在一起，所以也导致了众多的加密都在运行。而如果NetApp和Brocade可以将加密集成到交换器之中，我个人觉得那才是最好的系统加密解决方案。”
    尽管这些技术都充实了存储智能化的概念，但是企业管理协会的Mike Karp认为存储智能化还远未到来。他认为真正的存储智能化目前还只是处在初期阶段。目前的分析都认为下一代存储智能化的发展还有很大的空间。
    例如EMC Smart软件，对系统可能出现的问题做出了预测，Karp表示“Smart可能在将来非常有用，尤其是对于那些比较常见的存储问题，Smart都可以一定程度上帮助我们避免。但是，对于极少发生的问题，或突发的存储问题，Smart还是没有办法很好的预测。”

结论：迎来巨大的飞跃
    文件虚拟的发展并没有错过智能化趋势。例如Attune系统公司，一直在研究符合政策法规的管理、动态卷扩展，和更广泛的信息生命周期(Information Lifecycle Management)管理部署。而Acopia则发布了0存储基础层级(0 Tier)。这是一个小的内存区域，用来保存最频繁被存取的文件。
    Taneja集团的分析师Brad O'Neil表示，“FAN最终将会非常适应商业级别的文件管理和存储智能化趋势。而块数据则不太可能很好的适应FAN，而且文件存储网络并不支持应用级存储内容。
    UC Davis 的Lopez也在其NAS设备下使用了Acopia的文件虚拟技术。不论虚拟化在哪个层级部署，他都有相同的建议：部署虚拟化应当缓慢而且自然，尽可能保持系统简单。复杂的系统，常常导致更为复杂的问题。
    而Asaro的结论是，目前的存储大多只是部分虚拟，而且不涉及太多智能化的基础架构虚拟。但是他相信这种现状将会很快改变。存储不像服务器那样很早就充分的运用了虚拟化技术，事实上，存储是虚拟化盛宴的迟到者。不过依照目前的趋势，存储不久将会在虚拟化和智能化上有巨大的飞跃。