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泛論儲存虛擬化 - 儲存虛擬化的技術與應用

IT面臨的業務需求日益繁多,變化也日益快速;由於企業營運之挑戰,IT需要更多的彈性與資源調度能力。如何充分運用既有資源,以支援前端應用系統達成隨需 ( On Demand ) 的服務,在在考驗著IT Infrastructure的應變能力。Consolidation集中式管理架構將無法滿足前述所需,於是網路、主機與儲存的虛擬化成為新興的趨勢。

儲存虛擬化其實早已於IT技術領域行之多年,只是當時只做不說,沒有人以Marketing角度揭櫫“儲存虛擬化”的訴求而已。近十多年因儲存系統由主機系統逐漸獨立出來,於是業界開始提出這個概念。加以企業營運之隨需挑戰,儲存虛擬化因此逐漸顯現其價值。所謂“虛擬化”並無一定的規範,就儲存虛擬化而言,只要是以儲存設備為基礎,經由軟體或硬體設備集中管控 ( Consolidate ),進而打破其實體限制,以達成特定應用的技術,都屬於儲存虛擬化的範疇。

儲存虛擬化技術與應用大致可分為四大類型:

1. 以磁帶或near-line儲存媒體模擬為硬碟空間

早期磁碟機還是容量小且非常昂貴的時代,因應大容量資料儲存或歸檔的需求,業界發展了許多以磁帶或near-line儲存媒體模擬為硬碟空間的技術,大約可歸納為幾種類型:

  • 將磁帶模擬為硬碟空間
  • 將磁帶櫃或near-line儲存設備 ( MO/CD/DVD 光碟櫃 ) 模擬為大容量硬碟空間
  • HSM ( Hierarchical Storage Management ) 階層式儲存管理

HSM以硬碟-光碟櫃-磁帶櫃三階層 ( 也可只設定二階層 ) 儲存資源實施檔案的儲存管理, 管理者可設定Migration Rule ( 例如檔案讀取的頻率 ) 讓檔案由硬碟自動移轉至第二、三階層儲存媒體中。移轉後的檔案於第一階層Disk中只保留索引 ( stub file ),故能儲存大量檔案。這種方案最適於極大量資料歸檔的應用,如下圖:

2. 以硬碟空間模擬為磁帶

早期也曾有以昂貴的硬碟空間模擬為磁帶的方案,多為加速回存之特定應用。但因成本問題,註定無法普及。隨著SATA磁碟陣列的單位成本不斷降低,因此推動了以磁碟陣列硬碟空間模擬為磁帶的方案。新一代的技術就是VTL ( Virtual Tape Library ) 虛擬磁帶櫃,其著眼點在於改善備份,強化備份系統整體效益。請參閱【虛擬磁帶櫃VTL應用】。

3. 以儲存系統為基礎之虛擬化方案

以儲存系統為基礎,實施虛擬化以達成諸多成效。詳述於下。

4. 以檔案系統為基礎之虛擬化方案

檔案系統的虛擬化有兩種類型:

  • 作業系統層次的檔案系統虛擬化ㄧ般檔案系統是建立於固定的Disk Partition上,沒有彈性。業界以LVM ( Logical Volume Manager ) 技術提供檔案系統跨越於多個實體硬碟 ( Physical Disk Volume ) 之能力,使得檔案系統可因應磁碟資源之擴充而線上擴增。LVM已廣泛內建於AIX、HP-UX、Solaris等作業系統中,而Windows也支援局部的功能。
  • 檔案系統分享虛擬化Global Name Space技術可將多台NAS、檔案伺服器、主機分享目錄等集中於一個統一的目錄下,如圖:

使用者經由Global Name Space主機參考所有分享的目錄與檔案,對其而言可簡化分享磁碟路徑;Global Name Space主機則提供將檔案於其他路徑保留一份拷貝以防止檔案受損、將檔案轉移至I/O負擔較輕的路徑以使負載平均等功能,以增進整體檔案分享綜效。