2.2 非對稱方式的SAN存儲虛擬結(jié)構(gòu)
非對稱結(jié)構(gòu)也稱為帶外（out-of-band）模型，其實現(xiàn)途徑是把裝有虛擬化管理軟件的主機或控制器從數(shù)據(jù)通路的外部接入存儲網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)進行管理。而網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)除數(shù)據(jù)通路之外，還存在另外一條控制通路，存儲數(shù)據(jù)和控制命令分別走這兩條不同的通路。應用服務(wù)器節(jié)點的I / O請求先通過控制通路傳送到專用的元數(shù)據(jù)服務(wù)器或控制器，獲得元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)視圖后通過數(shù)據(jù)通路獲得需要的數(shù)據(jù)。
圖3 非對稱方式的SAN 存儲虛擬化結(jié)構(gòu)
在非對稱性虛擬存儲結(jié)構(gòu)中，存儲數(shù)據(jù)在專用的數(shù)據(jù)通道上傳輸，減少了網(wǎng)絡(luò)延遲，增加了帶寬的可用性，從而提高了系統(tǒng)性能，同時這種結(jié)構(gòu)還避免了系統(tǒng)的單點故障和瓶頸。但是，由于虛擬化層的部分模塊嵌入在應用服務(wù)器的操作系統(tǒng)中，造成實現(xiàn)工作相對比較復雜，對存儲環(huán)境有依賴性，不適合有多種操作系統(tǒng)的異構(gòu)存儲環(huán)境，同時在一定程度上增加了用戶的投資。
2.3影響基于網(wǎng)絡(luò)存儲的虛擬化發(fā)展的因素
當前，影響存儲虛擬化發(fā)展的最主要因素，就是存儲虛擬化技術(shù)還缺乏行業(yè)標準。尤其是對于基于網(wǎng)絡(luò)存儲的虛擬化來說，存儲用戶、存儲服務(wù)代理和存儲資源三者之間非常需要開放性的標準。
由于存儲虛擬化可以基于不同層次的方案或標準的軟硬件實現(xiàn)，這就意味著設(shè)備的選擇非常廣泛。迄今為止，許多廠商還忙于發(fā)展技術(shù)力量來創(chuàng)建各自的虛擬存儲設(shè)備。由此可見，廣大設(shè)備提供商和業(yè)內(nèi)人士加強合作，盡快制定業(yè)界公認的標準，才能推動虛擬存儲技術(shù)持續(xù)發(fā)展，為用戶帶來更多收益。
3 統(tǒng)一的虛擬存儲網(wǎng)絡(luò)
存儲資源共享是網(wǎng)絡(luò)存儲體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的最本質(zhì)的需求，網(wǎng)絡(luò)存儲的將來必然是統(tǒng)一虛擬存儲，通過統(tǒng)一虛擬存儲體系結(jié)構(gòu)將所有的存儲資源統(tǒng)一起來，提供統(tǒng)一的資源共享服務(wù)。
因此，我們可以把網(wǎng)絡(luò)存儲的統(tǒng)一化和存儲虛擬化看作實現(xiàn)統(tǒng)一的虛擬存儲網(wǎng)絡(luò)的兩個不同的途徑，它們發(fā)展的最終目標是一致的，只是技術(shù)手段的不同。
另一方面，兩者之間又是相互關(guān)聯(lián)的，NAS 和SAN 的融合過程，實質(zhì)上也是對NAS 和SAN 的虛擬化過程。我們以USN 方案為例：
（1）當USN 提供biock I / O服務(wù)時，由于采用了附網(wǎng)直連通道（NAC）技術(shù)和三方傳送協(xié)議，元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)通道分離（數(shù)據(jù)流程見圖4），此時USN 實際上相當于一種非對稱的結(jié)構(gòu)。
圖4 USN 提供Biock I / 0 服務(wù)時的數(shù)據(jù)流程示意圖
（2）當USN 提供fiie I / O時，元信息、數(shù)據(jù)信息都必須通過元數(shù)據(jù)服務(wù)器（數(shù)據(jù)流程見圖5），此時USN 實際上相當于一種對稱的結(jié)構(gòu)。
圖5 USN 提供Fiie I / O服務(wù)時的數(shù)據(jù)流程示意圖
目前，統(tǒng)一的虛擬存儲網(wǎng)絡(luò)還沒有真正實現(xiàn)的方案，一些已經(jīng)出現(xiàn)的方案，從原理上講，只是對現(xiàn)有的存儲虛擬化方案的擴展。以下兩項技術(shù)的發(fā)展，將會為統(tǒng)一的虛擬存儲網(wǎng)絡(luò)提供啟示和技術(shù)準備。
存儲網(wǎng)格：存儲網(wǎng)格實質(zhì)上是網(wǎng)格技術(shù)和存儲技術(shù)的結(jié)合，吸取了兩者之間的優(yōu)點，和普通的存儲網(wǎng)絡(luò)相比，具有可靠性高、管理靈活和可擴展性強等優(yōu)點。存儲網(wǎng)格還沒有明確的標準出現(xiàn)，但是可以肯定的是，存儲網(wǎng)格的實現(xiàn)，必須要求存儲虛擬化的概念和技術(shù)出現(xiàn)突破，以便為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，在整合存儲網(wǎng)絡(luò)方面，網(wǎng)格技術(shù)和存儲技術(shù)的結(jié)合是值得期待的。
基于對象的存儲：基于對象的存儲系統(tǒng)為每一個對象及其元數(shù)據(jù)分配一個獨特的地址，不會出現(xiàn)重復，所有對象和元數(shù)據(jù)的存檔和檢索操作，都在一個巨大的平面地址空間內(nèi)進行。在基于對象的存儲系統(tǒng)中，客戶端可以直接訪問存儲設(shè)備，減少了數(shù)據(jù)存儲路徑中的控制路徑�；趯ο蟮拇鎯C合了NAS 和SAN 的優(yōu)點，同時具有SAN 的高速直接訪問和NAS 的數(shù)據(jù)共享等優(yōu)勢，提供了具有高性能、高可靠性、跨平臺以及安全的數(shù)據(jù)共享的存儲體系結(jié)構(gòu)�；趯ο蟮拇鎯Φ臉藴首畛鮼碜杂诳▋�(nèi)基梅隆大學（Carnegie MeIIon University，CMU）的1995 ~ 1999 年間的“Network Attached Secure Disks”（NASD）項目。當前，對象存儲設(shè)備（Object Storage Device）的標準正在制定之中。
4 基于自主式存儲中介（ASAS）的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)
目前阻礙統(tǒng)一的虛擬存儲網(wǎng)絡(luò)的形成的主要因素是：
（1）缺乏統(tǒng)一的標準。除NAS 和SAN 外，網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)還存在著其他繁多的標準和協(xié)議，而各種標準和協(xié)議都有自身的長處和不足，有效地整合不同存儲網(wǎng)絡(luò)將是極具挑戰(zhàn)性的工作。
（2）存儲管理日益復雜。存儲網(wǎng)絡(luò)使得存儲容量的擴展性較好，但是帶來管理的復雜性和成本呈指數(shù)增加。各種網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上有很大的不同，面向的應用也各有差異，目前還缺乏有效存取模式去統(tǒng)一存取網(wǎng)絡(luò)存儲中的數(shù)據(jù)。進一步增加可共享的存儲資源的數(shù)量變得難上加難。
（3）不能根據(jù)應用來提供相應的最佳存儲服務(wù)。各種存儲技術(shù)更多的是針對存儲系統(tǒng)本身來提高對應用程序的服務(wù)性能，這種方式?jīng)]有著重從應用程序的角度出發(fā)，根據(jù)應用程序的特點來動態(tài)地選擇合適的存儲技術(shù)和確定最優(yōu)的存取訪問策略。
圖6 基于自主式存儲中介的存儲網(wǎng)絡(luò)
為了克服上述缺點，本文提出一種基于自主式存儲中介（ASAS，Autonomic Storage Agency System）的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)存儲和存儲虛擬化技術(shù)，可以看作一個統(tǒng)一的虛擬化存儲網(wǎng)絡(luò)的雛形。
該系統(tǒng)以存儲網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在應用程序與網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)之間插入一個ASAS，它由ASAS 服務(wù)器和駐留在各種應用主機中的SAFS（Storage Agency FiIe System）兩部分構(gòu)成。系統(tǒng)運行過程中，各種存儲資源（DAS、NAS、iSCSI 等設(shè)備）將自動或交互地向ASAS 服務(wù)器匯報當前存儲系統(tǒng)屬性、狀態(tài)以及各種相應的參數(shù)，使得ASAS 能夠?qū)φ麄�存儲系統(tǒng)進行管理和性能優(yōu)化。應用主機通過SAFS 提出的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)請求到達ASAS 服務(wù)器后，ASAS 服務(wù)器將根據(jù)應用主機的服務(wù)類型，安排合適的存儲資源，確定最佳的存儲策略，然后分別送到存儲網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的存儲設(shè)備。當數(shù)據(jù)存取時，存儲設(shè)備直接和應用主機的SAFS 交互，從而降低ASAS 服務(wù)器負載，縮短響應時間。另外，數(shù)據(jù)備份、災難恢復、數(shù)據(jù)遷移等工作在ASAS 服務(wù)器的監(jiān)督管理下進行。
應用主機中的SAFS，即ASAS 用戶級文件系統(tǒng)，可以駐留在多種操作系統(tǒng)平臺上（UNIX，Windows，Linux），為用戶或應用程序提供對網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。SAFS 可以運用啟發(fā)式方法獲得用戶對數(shù)據(jù)存儲的具體需求（ 例如可用性、安全性、性能等要求），然后根據(jù)這些服務(wù)特征對數(shù)據(jù)進行合理的組織，盡可能地滿足用戶的這些要求。
結(jié)束語
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息量大幅增加，網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)隨之有了很大的發(fā)展。由于存在諸多的標準和協(xié)議，存儲網(wǎng)絡(luò)的管理復雜程度增加，不能充分利用現(xiàn)有的存儲資源為用戶提供更好的服務(wù)。
NAS 和SAN 的融合以及存儲虛擬化技術(shù)從不同的角度、不同程度地解決了一些存在的問題，但是上述問題的徹底解決，還是需要新的體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，比如統(tǒng)一虛擬存儲體系結(jié)構(gòu)。
統(tǒng)一的虛擬存儲體系結(jié)構(gòu)應該是從存儲虛擬化的實質(zhì)出發(fā)，無論從主機、網(wǎng)絡(luò)還是存儲設(shè)備看，存儲資源就是一個單一存儲映象，盡可能為用戶提供優(yōu)質(zhì)的存儲服務(wù)。統(tǒng)一的虛擬存儲體系結(jié)構(gòu)的完全實現(xiàn)還存在很多困難，不管NAS 和SAN 的融合方案、存儲網(wǎng)格還是對象存儲都只能是部分的甚至是一個方面的實現(xiàn)。
基于自主式存儲中介（ASAS）的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)可以看作是統(tǒng)一的虛擬存儲體系結(jié)構(gòu)的一個實現(xiàn)方案的雛形。目前該方案的研究工作還在繼續(xù)進行之中。
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本文標題：網(wǎng)絡(luò)存儲的統(tǒng)一與虛擬化(下)
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