存储虚拟化的应用场景研究及测试

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责任编辑：左永君 zuoyongjun@
2011年第2期
【摘 要】文章针对存储虚拟化三种主流技术从技术原理、优劣势等方面进行了对比分析，给出了各类技术的适用场景，并通过实际产品测试对存储虚拟化的主要功能、性能进行验证和评估。

【关键词】存储虚拟化 基于主机 基于存储网络 基于存储设备 云计算
收稿日期：2010-12-15
张式勤 中国移动通信集团浙江有限公司金敏玉 宋 祺 华信邮电咨询设计研究院有限公司
存储虚拟化的
应用场景研究及测试
1 引言存储虚拟化作为云计算的关键技术之一，已经有大量的理论研究，但在实际引入策略和应用方面的研究却很少。

IT系统规划和设计人员在面对具体的存储虚拟化建设项目时，常会觉得无从下手：
◆存储虚拟化技术和产品这么多，各自有什么优缺点？
◆不同虚拟化技术的适用场景是什么，有哪些限制条件？
◆存储虚拟化的效果到底如何？本文将给出这些问题的答案，为存储虚拟化的引入和推广添砖加瓦。

2 存储虚拟化三种技术的对比分析
存储虚拟化是在主机和物理存储之间创建一个抽象层，实现对所有存储资源的集中管理、统一调度，从而屏蔽物理设备的复杂性，并提供自动精简配置、自动数据迁移等扩展功能。

典型的存储虚拟化技术按照实现层面不同，分为基于主机、基于存储网络、基于存储设备
三种方式，如图1所示：
三种技术的实现原理如下：
（1）基于主机的存储虚拟化：通过在连接存储设备的主机上安装逻辑卷管理软件（客户端软件），实现存储虚拟化的工作，经过虚拟化的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列，典型的产品是Veritas Storage Foundation。

（2）基于存储网络的存储虚拟化：此方式主要通过在存储域网（SAN）中添加虚拟化引擎，实现异构主
机对异构存储设备的虚拟化管理。

该技术根据数据流向
图1 主要存储虚拟化技术示意图
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的场景，对其他厂家的兼容性仍有待验证。

4 存储虚拟化功能测试
4.1 测试内容
本次测试选用适用性最广的基于存储网络的虚拟化技术，测试产品是IBM SVC和HP SVSP两种，测试的主
又分为带内（In-band，业务数据和控制数据通道共用）和带外（O u t -b a n d ，控制数据走专用的通道）两种。

典型产品有IBM SVC等。

（3）基于存储设备的存储虚拟化：此方式主要通过在存储控制器上添加虚拟化功能，将存储设备的容量
划分为多个存储空间（LUN），实现多个主机系统的虚拟化管理，典型产品有HP EVA阵列等。

三种技术都能够做到异构存储系统整合和统一数据管理，也各有优劣，如表1所示。

3 各种存储虚拟化技术的适用场景分析
根据主流存储虚拟化技术的优劣势，对存储虚拟化应用场景进行研究并总结，具体如表2所示。

总体来看，基于存储网络的虚拟化适用范围最广，可作为一般情况下的首选。

考虑到该方式所采用的虚拟化管理设备实际为X86服务器，可靠性较低，建议配置双机。

基于主机的虚拟化可以使服务器的存储空间跨越多个异构的磁盘阵列，常用于在不同磁盘阵列之间做数据镜像保护。

基于存储设备的虚拟化适用于已有“机头”
表1 存储虚拟化主要技术优劣势分析
实现方法
主要厂家及
产品
优势
劣势
基于主机的虚拟化
Veritas Storage Foundation
1、安装简便，无需硬件设备，直接安装至主机即可；
2、高扩展性，性能和容量几乎不受限制；
3、因为不需要任何附加硬件，对物理网络无需任何调整
1、每台主机都要安装软件，购买软件license 的费用高；
2、存储管理占用主机资源；
3、管理复杂，每台主机都需安装管理软件；
4、原有数据须经过格式转换，有一定工作量
基于存储网络的虚拟化 IBM SVC，HP SVSP
1、独立性，位于中间层，不占用主机和存储资源；
2、方便管理，屏蔽存储设备的复杂性，使不同存储设备的数据管理功能统一，同时又不影响主机层的灵活性；
3、扩展性较好，投入相对较低；
4、原有数据导入无需格式转换1、需增加虚拟化管理服务器（X86架构）等设备；
2、在数据路径上增加了一跳，可能存在单点故障及性能瓶颈
基于存储设备的虚拟化HP EVA
1、无需安装，控制器自带虚拟化功能；
2、不占用主机资源
1、按照存储的数量和磁盘容量来购买软件，需要购买“机头”；
2、扩展能力一般，兼容性有待验证；
3、作为“机头”的阵列可能成为性能瓶颈
表2 存储虚拟化技术应用场景列表
实现方法
适用场景
不适用场景
基于主机的虚
拟化
1、主机已采用逻辑卷管理，需要新连接多台存储设备；
2、主机数量不多，需要迁入的数据量相对较少1、主机数量大，采用逻辑卷管理软件会涉及高昂的费用；2、待迁入数据量大，格式转换将耗费大量的时间和人力；
3、其他不适用虚拟化的场景
基于存储网络的虚拟化
1、众多品牌、型号主机对应多台不同品牌、型号存储设备；
2、要求数据无缝迁入，数据格式转换时间窗口有限1、其他不适用虚拟化的场景
基于存储设备的虚拟化
1、已有HDS高端存储设备，少量中低端存储
1、需要新购“机头”时，费用较高；
2、其他不适用虚拟化的场景
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【作者简介】
张式勤：工程师，硕士，现任职于中国移动浙江公司信息技术部，从事系统规划工作。

金敏玉：工程师，毕业于浙江大学信息与电子技术专业，现任职于华信邮电咨询设计研究院有限公司网络规划研究院，主要从事信息系统的规划与设计，负责并参与的多个信息系统规划和工程项目设计荣获部级优秀咨询成果奖和优秀设计奖。

宋 祺：工程师，硕士毕业于重庆邮电大学计算机网络工程专业，现任职于华信邮电咨询设计研究院有限公司，从事IT支撑专业规划设计工
作。

要内容如表3：
表3 测试内容列表
大类
测试细项
功能测试
1.1 异构环境支持测试1.2 跨异构存储快照功能测试1.3 异构存储容灾测试
1.4 本地异构存储间实时镜像（存储HA架构）测试
1.5 分级存储测试1.6 在线数据迁移1.7 在线存储分配和回收1.8 集中存储管理
1.9 迁入（由非虚拟化环境迁入到虚拟化环境）1.10迁出（由虚拟化环境迁出到非虚拟化环境）1.11部分虚拟化
性能测试 2.1 性能对比测试2.2 容灾性能测试对比2.3 快照增量同步性能测试高可用测试
3.1 链路故障高可用检测
3.2 虚拟存储设备故障高可用检测管理功能测试
4.1 故障管理
4.2 网络拓扑管理4.3 性能监控管理4.4 配置管理4.5 报表功能
其他测试
5.1 对已分配卷的浪费空间动态回收
4.2 测试结论
（1）HP SVSP：一共测试15项，通过13项测试结果：HP的虚拟存储对于旧的存储支持一般，另外在测试镜像异常断开后不能自动恢复镜像，因此这两项案例测试未通过。

在性能上和虚拟化前基本可以保持一致。

（2）IBM SVC：一共测试15项，通过15项
测试结果：IBM虚拟存储设备安装过程比较简单，识别阵列比较顺利，测试案例的测试过程比较顺利，配置界面操作比较简单，兼容性比较好，性能上在随机读写方面有一定优势。

除了功能测试外，还选择了5个应用场景进行了性能测试，通过模拟实际的业务场景进行虚拟化前后的性能
数据对比，发现在虚拟化后的性能并无太大的下降，对
实际业务的影响非常小。

测试结论（仅针对本次测试）：从业务支持角度来说，虚拟化实现了统一的存储管理和分配，在合适的虚拟化技术和合理的虚拟化规划基础上，不会产生性能瓶颈，并且在一些特定场景下可以实现性能提升。

5 结束语
存储虚拟化作为云计算实现的主要基础技术，正在从理论研究走向落地实现。

本文从存储虚拟化实际应用面临的几个问题出发，研究了主流技术的特征及其适用的场景，并通过实际的测试对虚拟化功能进行了验证，为存储虚拟化的发展提供了快速判断的科学依据。

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