IBM的雲端儲存技術

09年，IBM宣布推出了雲端運算領域最新儲存戰略計劃，這個被稱為“企業級智能雲端儲存”的應用是一種基於私人雲端的儲存和歸檔技術，旨在為企業客戶提供應用程式方面的支援。這種雲端儲存主要是通過儲存虛擬化來實現的。這跟EMC等廠商提供給客戶現有的低成本雲端儲存應用環境，對二級或三級資料副本或在開發利用和測試環境中儲存應用是有區別的。IBM的雲端儲存是基於IBM儲存虛擬化配合了各種存放裝置來實現的一體化解決方案。

IBM雲端運算解決方案是IBM雲端運算中心經過多年的探索和實踐開發出來的先進的基礎架構管理平台。該方案結合了業界最新技術，充分體現雲端運算理念，已在IBM內部成功運行多年，並在全球範圍內有眾多客戶案例。

該解決方案可以對企業現有的基礎架構進行整合，通過虛擬化技術和自動化技術，構建企業自己擁有的雲端運算中心，實現企業硬體資源和軟體資源的統一管理、統一分配、統一部署、統一監控和統一備份，打破應用對資源的獨佔，從而協助企業實現雲端運算理念。

IBM雲端運算解決方案由以下部分構成：

需要納入雲端運算中心的軟硬體資源。硬體可以包括x86或Power的機器、儲存伺服器、交換器和路由器等網路裝置。軟體可以包括各種作業系統、中介軟體、資料庫及應用，如Aix、Linux、DB2、WebSphere、Lotus、Rational等。

雲端運算管理軟體及IBM Tivoli管理軟體。雲端運算管理軟體由IBM雲端運算中心開發，專門用於提供雲端運算服務。

雲端運算諮詢服務、部署服務及客戶化服務。雲端運算解決方案可以按照客戶的特定需求和應用情境進行二次開發，使雲端運算管理平台與客戶已有軟體硬體進行整合。

是IBM雲端運算系統架構圖

雲端運算解決方案能夠帶給企業如下價值：  

統一管理IT基礎設施（伺服器、網路、儲存、軟體等），實現對IT資源的有效掌控

將標準流程和和模板融入IT管理，降低營運風險

共用資源，提升資源使用率

降低電力消耗

降低系統維護成本

快速響應企業對 IT 資源的需求

可以看到，IBM的儲存虛擬化是IBM雲端運算解決方案的一部分。

那麼，什麼是儲存虛擬化？

在實體儲存體系統和伺服器之間增加一個虛擬層，它管理和控制所有儲存並對伺服器提供儲存服務。

伺服器不直接與儲存硬體打交道，儲存硬體的增減、調換、分拆、合并對伺服器層完全透明。

隱藏了複雜程度

允許將現有的功能整合使用

擺脫了物理容量的局限

三層基礎架構的儲存虛擬化

現代儲存虛擬化技術以一種特殊方式池化異構儲存供應商的產品，從而提供不停機資料移轉和精簡配置等進階功能.

這種層級的抽象化可以在伺服器、儲存網路和儲存控制器這個三層基礎架構中實施。

基於伺服器

一些最早的儲存虛擬化不是出現於儲存基礎架構，而是伺服器內部，更具體地說，出現於伺服器的作業系統。

雖然檔案系統有助於輕鬆調用資訊，但隨著建立的檔案系統越來越多，將會用光物理LUN的儲存空間，需要再建立一個LUN，並將其指定給作業系統才能繼續隱藏檔。要瞭解哪些資料存放區在哪個LUN上，作業系統需要為每個LUN分配一個卷號、名稱或標識符。在Microsoft Windows中，您最熟悉的可能就是分配給每個卷的字母，如C:\或D:\，而在UNIX中，這些字母為 /dev/hdO或 /dev/hd1。隨著應用程式和使用者建立的檔案越來越多，所需的卷也越來越多，管理將很快變得非常困難。

於是，作業系統供應商提出邏輯卷管理器 (LVM)的概念。與檔案系統將區塊組合到一起提供檔案的方式非常類似，LVM將卷或LUN組合到一起，為應用程式提供更大、更靈活的儲存池，1所示。當LVM的空間接近用光時，可以串聯或再增加一個捲來擴大空間，而無需重新設定應用程式或將其關閉。相反，如果想將一個較大的卷分割成較小的區塊， LVM可協助您進行分區，以區分不同的資訊，例如，一個區塊用於作業系統，另一個區塊用於使用者資料。

基於伺服器的儲存虛擬化最初是作為軟體結合到作業系統中的，如今仍然非常流行。以下是這種方法的主要優點：

由於內建在系統軟體中，基於伺服器的儲存虛擬化具有極高的可配置性和靈活性。

由於大多數作業系統都將這一功能包含到自己的系統軟體中，因此非常便宜。

儲存基礎架構不需要配置其它硬體，並且可與作業系統識別的任何裝置配合使用。

基於伺服器的虛擬化也有許多缺陷：

雖然它有助於最大程度地提高儲存資源的效率和恢複水平，但卻只能以伺服器為基礎進行最佳化。

鏡像、分割和計算同位任務需要另行處理，佔用應用程式的寶貴 CPU 資源和內

每個作業系統以不同的方法進行檔案系統和卷管理，使用多個 IT 供應商產品的企業要具備不同的技術和流程，增加了成本。

資料移轉或複製時（無論本地還是遠程），保證整個環境的資料追蹤保護變得十分困難。

大部分作業系統供應商，如 Microsoft、IBM、HP和RedHat (Linux)，至少具備一定的能力提供虛擬化儲存資源。而Symantec等供應商則提供更為進階的、基於伺服器的儲存虛擬化。

基於儲存網路

上世紀九十年代末，隨著網路附加儲存 (NAS)和存放區域網路 (SAN) 的出現，使磁碟（及其控制器）得以同伺服器分離， IT 環境下的所有應用程式可以更有效地共用儲存資源。儲存網路成為伺服器與存放裝置交換所有資訊的樞紐，而一些儲存供應商認為，這是管理虛擬化的最佳位置。

基於網路的儲存虛擬化在網路層嵌入儲存資源智能管理，抽象化伺服器與存放裝置陣列之間的實際儲存資源，分為帶內還是帶外兩種方式。

帶內方式，有時稱為對稱，將虛擬化功能嵌入到伺服器與存放裝置陣列之間的I/O（輸入 /輸出）路徑中，2所示，並可配置在SAN交換器本身或專用裝置中。所有I/O（輸入/輸出）請求連同資料一起通過裝置傳送，伺服器與虛擬設備互動，而不直接與存放裝置互動。虛擬設備可分析請求、查閱其映射表，並依次執行存放裝置I/O。這些裝置不僅可以轉換儲存請求，還能利用自己的板上記憶體快取資料，提供數據使用量指標，管理複製服務，協調資料移轉並進行精簡配置。

帶外方式，有時稱為非對稱，並不像帶內方式那樣嚴格限定在I/O（輸入/輸出）路徑中，它配合特定的虛擬SAN交換器執行具體尋找，3所示。伺服器通過智能交換器與儲存層保持直接互動。帶外裝置維護SAN所有串連儲存資源的映射（通常稱為中繼資料）並向伺服器指示在何處尋找。在這個兩步式過程中，伺服器使用專用軟體或代理程式，因為指令必須通過SAN發送才能奏效。由於資料不通過虛擬設備，因此效能只受到略微影響；不過，不能使用資料緩衝等功能。

帶內和帶外方式均可提供具有如下功能的儲存虛擬化：

將異構供應商儲存產品池化到一個無縫訪問池中。

在不相似的裝置之間執行複製。

提供單一管理介面。

不過，只有帶內方式能夠快取資料，從而提高效能。

圖3：帶外網路儲存虛擬化採用智能交換器保持伺服器與存放裝置陣列之間的互動。

IBM、EMC和FalconStor等供應商提供基於網路的儲存虛擬化解決方案。

基儲存控制器

在效能和功能方面適用於大型企業的企業級存放裝置陣列，具有增強實體儲存體資源的虛擬化功能（在一定程度上強於其他系統）。例如，RAID可保護資料，避免受磁碟故障的影響。而主機儲存域則可以虛擬化前端串連連接埠，從而允多個作業系統使用同一個物理連接埠。許多企業級裝置採用先進的交換架構，支援磁碟機多個物理串連，可提供均衡的效能和彈性，並且可對內部全域緩衝進行邏輯分段，保證服務品質和安全性。

近15年來，各種形式的虛擬化技術已應用到儲存控制器之中，一些存放裝置陣列供應商認為，這些功能理應擴充到裝置之外的儲存資源。基於控制器的儲存虛擬化應運而生（參見圖4）。

這種新一代存放裝置陣列允許其它異構供應商存放裝置陣列直接與自己的控制器串連。於是，“出現”了在其基礎之上的外部儲存資源，而且可按內部磁碟的相同方式進行管理。這種方法優點很多，包括不需要重新對應LUN或範圍，這意味著減少了一層管理，大大降低了網路複雜性。以這種方式虛擬化，安裝在儲存控制器上的先進微碼軟體成為外部儲存資源，如同在陣列內部一樣，而主機並不知道它們的實際串連位置。

圖4：基於控制器的儲存虛擬化使外部儲存如同內部儲存一樣。

日立資料系統（HDS）、NetApp V系列、Sun Microsystems和惠普均採用這種形式的儲存虛擬化。

虛擬化架構的選擇－孰優孰劣

依次為帶內、帶外、基於儲存控制器的虛擬化架構。

SVC-採用帶內塊層級虛擬化的優勢

IBM SAN Volume Controller 實現儲存虛擬化

IBM SAN Volume Controller（縮寫 SVC）是一個軟硬體整合化的產品，包括IBM System x伺服器、基於Linux核心的儲存作業系統及專業的虛擬儲存軟體。SVC 可以支援包括IBM和非IBM在內的120多種磁碟儲存系統，通過將儲存容量整合到一個儲存資源集區中，協助您簡化儲存基礎架構，對資訊進行生命週期管理並維護業務持久性。

SVC邏輯架構

SVC卓越的效能：

SPC基準測試中最快的控制器

SVC具有最快的SPC-1基準測試值(SVC 4.2: 272,500IOPS)

SVC具有最快的SPC-2 基準測試值(SVC4.2: 7080MB/s)

許多案例表明，使用SVC效能得到顯著提高（最多達到10倍）

SVC能夠提高應用系統中儲存部分的訪問效能

特別是對於緩衝較小的舊存放裝置

對於緩衝友好的業務流，效能提高最為明顯

對於緩衝不友好的業務流，效能與使用前相當

SVC的效能增長呈現線性趨勢，對於IOPs和頻寬均如此。

將SVC引入儲存網路通常不會對效能帶來負影響。

最惡劣的情形下，大約0.6%的效能降低。