存储虚拟化
五、存储虚拟化
服务器虚拟化技术在规范上相对成熟，但存储虚拟化技术在这方面的进展相对缓慢。按照定义，存储虚拟化可以分为三种层次：在主机层面进行存储虚拟化；在网络层次进行存储虚拟化；在设备层面进行存储虚拟化。三种技术都有相应的厂商的支持，也都有不少的用户。比较而言，IBM 在存储虚拟化方面所占据的市场份额更大，在技术实现上也更早。根据 IDC 的估计，虚拟存储市场在 2005 年年底的数据容量为28.1PB，而 IBM 管理着大约 15PB 的数据。
早就 1978年，IBM 就获得了 RAID（冗余独立磁盘阵列）概念的专利。作为一种存储虚拟形式，RAID 首先将物理设备组合为池，然后从这一池中“切割”出一组虚拟逻辑单元（LUN）并将其提供给主机。通过使用镜像和奇偶性，这些逻辑单元第一次拥有了比底层物理磁盘驱动器更高的可用性。虽然直到 1988年 IBM 与加利福尼亚州立大学伯克利分校的研究人员携手之后才开发出一个实用的版本，但这一专利技术却是第一次将虚拟化的概念引入到了存储之中。
在 2003年 5月，IBM 推出可提供数据块级存储虚拟的 SAN 卷控制器（SAN Volume Controller），在业界第一次允许客户拥有一个对其存储基础架构进行管理的控制界面。在 2004年 10月，IBM 推出了拥有逻辑分区（LPAR）功能的 DS8000。通过使用 IBM POWER5 微处理器和 IBM 虚拟引擎技术，DS8000 在实现高性能的同时，降低了多种业务应用的成本。利用IBM虚拟引擎技术，DS8000 系列中的某些型号既可作为单一的大型存储系统使用，也可作为拥有逻辑分区（LPAR）功能的多个存储系统。通过使用 LPAR，客户可以选择更高效地使用计算机资源以及降低对关键数据中心的空间、功耗和散热需求。另外，IBM 还宣布自己的虚拟软件可以管理所有的 EMC 磁盘阵列。
1）IBM System Storage SAN 卷控制器
众所周知，SAN能够实现在整个企业范围内共享异构存储资源，但是来自不同品牌产品间的兼容性则为数据共享设置了障碍。用户需要一种能够跨平台操作、简化文件和数据管理，并且在不影响数据和应用可用性的情况下执行存储管理的工具，这就要求助于存储虚拟化。
传统意义上，磁盘是单独的系统，而IBM System Storage SAN 卷控制器（SVC）可以使用一个通用界面来管理异构存储系统，将多个磁盘系统的存储容量整合到一个存储库中，便于更好地管理，而且主机上的应用程序也可以更加灵活地访问存储容量，不受硬件存储基础架构变动的影响，从而有助于提高存储设备的利用率。另外，通过IBM SVC，用户可以建立一个分层的存储环境，从而更好地按照数据价值来分配存储成本。IBM还声称，无论是高成本还低成本设备，无论是哪一家供应商的存储系统，均支持使用高级复制服务，可在不中断应用程序的情况下，实现在存储系统中迁移数据。
2006年5月，IBM推出了System Storage SAN卷控制器（SVC）4.1版。SVC 4.1版具有全球镜像（Global Mirror）功能，可针对业务连续性和灾难恢复提供几乎不受距离限制的长距离异步远程复制能力；支持4 Gbps带宽SAN存储架构和更多的磁盘和服务器系统，包括Hitachi TagmaStore和OpenVMS。另外，SVC还支持IBM、HP和Network Appliance的新磁盘系统，这样，它所支持的环境数量就达到了将近80种。
截止到2007年底，在推出仅仅4年多的时间里，IBM已在3400个安装地点部署了1万台SAN卷控制器。
2007年11月，IBM又发布了正式版SVC 4.2.1。该版产品将拥有递增FlashCopy和层叠FlashCopy功能，支持的最大存储容量提高了4倍，从2 PB提高到8 PB。这些提高将帮助客户享受在创建备份拷贝时拥有更高的速度和更大的复制灵活性，同时保证在更大的存储结构中也享有SVC的益处。另外，SVC 4.2.1支持VMware ESX服务器的新操作环境，包括Red Hat和SUSE Linux以及 Novell Netware。
2）IBM TotalStorage SAN 文件系统
存储虚拟化有三个层次，即基于主机、基于存储设备和基于网络的虚拟化。IBM从一开始就致力于网络层次的虚拟化，从SAN卷控制器到SAN文件系统，IBM的存储虚拟化产品在不断补充和完善。
2004 年 11 月IBM发布了IBM TotalStorage SAN 文件系统V2.2。IBM TotalStorage SAN 文件系统（SFS）旨在帮助减少管理 SAN 内文件的复杂性，通过将多个独立的文件系统抽象为一个单一的共享文件系统，从而解决了传统SAN架构中的文件和数据管理问题。这样，客户不再需要拥有多个必须单独管理的不同文件系统，而是通过单一的管理控制点将文件作为一个中心IT资源来查看和管理。
SAN 文件系统被设计成高可用性的网络存储系统——一个旨在为在开放环境共享数据和基于集中式的策略管理存储提供基于网络的异构文件系统。SAN 文件系统为 UNIX、Windows和 Linux服务器提供了一种公共的文件系统，通过单个全局名称空间在服务器之间共享数据。它被设计成高度可伸缩的解决方案，支持超大型文件和超大数量的文件，而无须限制通常与网络文件系统（NFS）或通用因特网文件系统（CIFS）实现关联的文件或文件系统。
3）IBM TotalStorage生产力中心
为了改善异构存储系统的互操作性，2004年3月IBM发布了IBM TotalStorage Productivity Center（生产力中心，TPC），可通过软件集群存储系统的手段来提高管理多种存储系统的能力。
目前，TPC已发展成一个开放的存储基础结构管理解决方案，包括TPC for Fabric 、TPC for Data、TPC for Disk、TPC for Replication等软件，可进行综合存储系统管理——从文件系统和数据库到光纤传输与网络，直至目的存储系统。其功能包括：监视和跟踪与 SAN 连接，并符合 SMI-S 的存储设备的性能 ； 管理容量利用率以及文件系统和数据库的可用性 ； 监视、管理和控制（区域） SAN 光纤网组件 ；管理高级存储复制服务（同级远程复制和 FlashCopy） ；使容量供应自动化，以帮助改善应用程序可用性。
作为一种企业级开放式存储系统管理解决方案，TPC有助于减少存储系统管理的人力投入，降低相关成本，同时可以提高存储容量使用率和系统管理效率。
六、数据中心虚拟化：虚拟引擎v2.0
2004年，IBM推出了IBM虚拟引擎(Virtualization Engine)，第一次在多种IBM系统中部署了来自Tivoli的基本资源分配和管理工具以及WebSphere运行时间环境中的开放网格功能。目前IBM所推广的虚拟引擎(VE)2.0已经是一套完整的虚拟化方案，它包括从操作系统层的虚拟化技术到服务器、存储等系统内硬件层的虚拟化技术，直到再上层的系统服务套件；IBM系统如System i5，System p5和全新的IBM System z9都包括了不同的虚拟引擎组建模块，比如动态分区、负载管理功能、虚拟网络和虚拟I/O，通过连接这些组建模块可以创建一个覆盖整个企业的“虚拟网络”。这些组建模块技术可以提高实施速度，并通过进一步集成创建一个企业范围的虚拟环境。IBM x系列服务器和BladeCenter系统可以利用VMware软件提供的虚拟功能连接到这一更大的网络中。
作为实现系统虚拟化的规划工具，IBM虚拟引擎v2.0分为三个层面：虚拟资源、虚拟管理、虚拟访问，具体关键技术如下所示：
1. 虚拟化的资源：基于IBM先进的服务器、系统技术和存储系统之上，提供虚拟的I/O、网络，处理器的微分区技术，以及虚拟磁带服务器作为计算和存储资源。
——动态逻辑分区（动态 LPAR）支持从专用分区添加和删除正在使用的特定系统资源（如处理器、内存和 I/O 组件）。支持的平台：IBM eServer p5 和 pSeries、iSeries、zSeries、z9。
——Micro-Partitioning（同基于 POWER5 微处理器的系统一起推出），使管理员可以将资源分派给处理器的一小部分而非整个处理器，从而更高效地分配服务器资源。可以很容易地共享资源，并且资源分配的更改对于用户是透明的。支持的平台：IBM eServer p5 和 pSeries、iSeries。
——虚拟 I/O 是一种特殊用途的分区，它向客户机分区提供虚拟 I/O 和网络资源。虚拟 I/O 服务器拥有能与客户机共享的资源。分配给一个分区的物理适配器可以由一个或多个其他分区共享，使管理员可以把用于各个客户机的物理适配器的数量降到最低。借此，虚拟 I/O 服务器可以消除对专用网络适配器、磁盘适配器和磁盘驱动器的需求，从而降低成本。支持的平台：IBM eServer p5 和 pSeries、iSeries、z9、zSeries、xSeries。
——虚拟 LAN，通过软件而非硬件来配置，使计算机可以像位于同一 LAN 网段上那样运行，即使它们实际上可能位于不同网段上。极其灵活的虚拟 LAN 允许您决定共享网络上通信流量的优先级，以提供虚拟化能力。虚拟 LAN 由流量模式组成，而非物理位置。支持的平台：z9、zSeries、iSeries、pSeries
——虚拟以太网，它在多个操作系统（例如，AIX 5L 和 Linux）之间提供通信通道，而无需任何额外的硬件。可以动态创建虚拟以太网网段，并且可以按照安全性或流量需求来限制对虚拟 LAN 网段的访问。支持的平台：IBM eServer p5 和 pSeries、iSeries。
——HiperSockets，它在虚拟服务器和 LPAR（运行 Linux on zSeries、Linux on S/390、z/OS V1R2、zSeries 上的 z/VM V4R2 和 VSE/ESA V2R7 或更高版本）的多种组合之间提供集成的虚拟 TCP/IP 网络连接。支持的平台：IBM System z9。
——集成的虚拟化管理器（IVM），它为中小型企业提供了一种基于浏览器的系统管理界面，用于在无需硬件管理控制台（HMC）的情况下管理单一系统。IVM 使您可以创建和管理逻辑分区，配置虚拟以太网，管理虚拟 I/O 服务器中的存储，以及执行其他功能。支持的平台：IBM eServer p5、pSeries 和 OpenPower。
——SAN Volume Controller，它可以在基本不影响应用程序的情况下更改物理存储。它将多个磁盘存储系统的容量整合到单个存储池中，以便从中心位置对其进行管理。SAN Volume Controller 还支持您在众多不同供应商提供的存储系统上应用高级复制服务。支持的平台：IBM 和非 IBM 存储系统。
——SAN 文件系统，它为受支持的各类服务器、操作系统和存储平台提供集中且基于策略的存储和数据管理，以便帮助降低管理 SAN 中的文件所带来的相关成本和复杂工作。支持的平台：IBM 和非 IBM 存储系统。
2. 虚拟化的管理：对工作负载和性能的管理，以及资源的管理、建模和绘图，在虚拟引擎v2.0中，虚拟化的管理包括资源依赖服务（Resource Dependency Services, RDS），集成虚拟管理（Integrated Virtual Management, IVM），IBM企业负载管理器（IBM Enterprise Workload Manager）和IBM Director 5.10。
——IBM Director，提供统一的、基于 Java 的用户界面，以监控不同种类系统资源（包括 Windows、AIX 5L V5.3、Linux on Power、Linux on zSeries 和 VMware 配置、存储设备）的使用和性能，同时跟踪详细目录和事件。管理员可以管理任务，采取关键的纠正操作并发出分布式命令。
——企业工作负载管理器（EWLM）为分布在不同类型基础架构上的事务及其性能提供了统一的端到端视图，并且与业务目标对照。也可以用 EWLM 来管理选定的系统资源（如 POWER5 分区）。
——资源依赖性服务（RDS）工具能自动发现物理和逻辑上的 IBM 和非 IBM 资源，并映射任何客户定义环境中的虚拟化拓扑、关联及依赖性。
3. 虚拟化的访问：虚拟化访问的服务套件包括VE Console，以及存储系统服务套件IBM TotalStorage 全面生产力中心。
——Virtualization Engine Console具有一组全面的管理任务，并针对多个操作系统和多个管理域／领域（例如，IBM Director、CSM、MC、Tivoli、EWLM），提供资源运行状况的整合图形视图以及监控能力。
——IBM TotalStorage 生产力中心相当于存储领域的 VE 控制台。它集中管理 SAN 设备、磁盘、复制、容量规划和存储使用。
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