统一存储成未来趋势
作者：郭平 出处：计世网
深圳思科代理商 临同信息 告诉您 统一存储成未来趋势
2011年1月，EMC在全球大规模发布了多款新产品，其中最引人关注的是中端统一存储系统VNX和入门级统一存储阵列VNXe，之后，EMC在全球展开了推广VNXe的强大攻势。业界大腕的一举一动往往会吸引更多的眼球，也会让人们关注由此带来的技术趋势。无疑，“统一存储”再一次聚焦了业界的目光。
“统一存储”并不是什么新概念。将近9年前，NetApp首推统一存储系统，并始终不渝地高举着“统一存储”的大旗，成为统
一存储领域中最坚定的倡导者。NetApp发布的具有开创性的混合存储系统，提供了一种将NAS和SAN融合的不同方法，其创新的FAS900系列通过服务光纤通道上的块状数据，超越了传统的文件服务功能，这不仅开创了业界先河，也标志着统一存储时代的到来。尽管统一存储出现了这么多年，但它的重要性和未来发展趋势却是近些年才被逐渐认识的。数据的高速增长，尤其是非结构化数据的日益飙升，不但对存储的容量有了进一步的需求，同时对存储的性能和功能也提出了更高的要求，这使得原有的单一的SAN（存储区域网络）或NAS（网络附加存储）系统已经不能全面满足用户的需求。同时，网络存储经过这几年的发展，SAN与NAS的融合已经势在必行，尤其是IP SAN的出现，更为融合奠定了技术基础。
统一存储其实就是一种能够整合iSCSI、NAS与SAN的存储系统，也就是说，统一存储能够在多个不同平台和应用之间共享一套硬件。因此，统一存储对于企业和机构都有着很强的吸引力，它最大的优势在于，能够整合企业在存储设施上的不同需求，降低采购和维护成本。
近年来，各种统一存储产品相继出现，应用也开始普及。早在2008年，IBM就推出了统一存储系统IBM System Storage N6000和N7000等产品。惠普也在去年推出了主打统一存储的产品，惠普全球统一存储事业部CTO朱杰敏曾表示，惠普统一存储架构将支持多种协议、多种驱动技术以及多种数据类型，在这样一个统一存储架构中，将包括在线主存储、二级存储甚至独立存储系统。他表示，惠普的统一存储架构更多的是考虑如何把数据管理好，把数据以服务的形式交付给应用。今年1月，在戴尔EqualLogic用户大会上，戴尔存储解决方案市场营销副总裁John Joseph表示，未来，统一存储将是戴尔的发展方向之一。
在国内厂商中，华为赛门铁克、UIT、同有飞骥等都相继推出了统一存储的产品。2009年，UIT基于统一存储理念设计的产品SV3200/SV3600面世，其前端接口可灵活变更为FC、SAS和iSCSI，硬盘接口支持SAS、SATA，以适应业务和应用变化的动态需求。华为赛门铁克推出的Oceanspace N8000也是一款基于统一存储的可扩展的集群架构产品，满足了企业用户对存储容量和存储性能的扩展需求。2010年，同有飞骥则推出了具有自主知识产权的多功能统一存储系统NetStor iSUM610。据介绍，iSUM610系统具有统一存储的优势和特点，能够支持IP SAN/NAS一体化存储，以及FC SAN和InfiniBand连接，满足了统一存储的需求。
在应用方面，根据ESG 2010年对北美和欧洲大型企业的调查显示，在受访的504名存储专业人士中，有超过2/3的受访者正在部署或评估统一存储，其中，有18％的企业已经开始行动，另有49％的企业目前正在制定最适合其环境需要的统一存储战略。据了解，目前全球用户所部署的NetApp的统一存储系统已经超过了15万套。
毫无疑问，在当前IT大谈融合的时代，SAN和NAS的融合已成趋势，而统一存储正是顺应了这种趋势。
惠普统一存储架构
什么是统一存储？
统一存储实际上是一种网络存储架构，它既支持基于文件的NAS存储，又支持基于块的SAN存储。这种多协议系统可以通过IP或光纤通道（FC）连接至服务器。在统一存储系统中，块访问通过光纤通道、SAS或基于以太网的iSCSI等接口来实现；文件访问是指使用基于以太网的CIFS或NFS访问存储系统中的文件系统。
统一存储要求实行统一管理，即一个存储系统要同时管理块数据和文件数据，如果没有统一管理，那么实现整合和简化的目标就会受到影响。一些厂商通过光纤通道和iSCSI来提供块存储，而另一些厂商则坚持只用iSCSI，因为它更容易实现。
多协议存储阵列实际上是一个集中式磁盘阵列，通过基于IP的网络提供给主机系统，实现文件级访问；通过使用光纤通道协议的SAN提供给主机系统，实现块级访问。iSCSI也是一种很常见的IP块级存储协议。将磁盘存储资源汇集起来，通过某一种协议来提供。磁盘阵列还配备了多端口存储控制器，管理界面让存储管理员可以创建磁盘池或磁盘卷，并分配给相应端口以便访问。常见的端口组合包括NAS和光纤通道，或iSCSI和光纤通道。可以把这三种协议都结合起来，但由于iSCSI和光纤通道都是块级协议，许多数据存储管理员通常选择其中的一种与文件级访问系统（NAS）结合使用。
统一存储系统并不是万能的系统，不一定适合所有的应用环境，例如某些高端的IT环境有特定的使用要求，它将会使用非统一存储系统，像对于高性能块存储需求，统一存储系统就没有必要。
统一存储有一些出色的用途：
•在虚拟服务器环境下，统一存储系统可以满足快速配置虚拟机并运营的要求。它可以为虚拟机配置基于NFS的数据存储区，实现文件I/O，统一存储的块存储功能让真实设备映射（RDM）可将物理磁盘连接至虚拟机，以满足应用程序的需求。
•如果某种类型的使用（如非结构化数据的文件存储）占主导地位，但仍需要一些块存储（比如Exchange数据库），那么统一存储系统允许将它们整合到单一平台上。
•统一存储还为那些因需求发生变化而要稍稍改动存储的企业提供了出色的灵活性。
•统一存储可以为所需的使用类型配置单一资源，包括块或文件。
统一存储的优点
在存储基础架构中部署统一存储具有以下优点：
1.能够规划总体的存储容量消耗情况
部署统一存储系统后，不需要再凭借猜测对文件存储和块存储的容量进行单独规划了。
最初，集中化的存储阵列提供了将存储资源汇集池化的功能，以改善以往主机直连存储(DAS)中资源利用率低的问题。但支持单一协议的存储阵列本身有时效率也不高，特别是在NAS和SAN阵列共存的环境中，在每个阵列上必须为各自不断增长的数据量多分配容量，而且存储空间由于各存储阵列接口的不同又无法共享。多协议的阵列使得在一个磁盘阵列中能将各种不同的存储资源变为存储池，而日后业务增长所需的存储空间也可以加入到存储池，为所有的应用所共享。
2.提高了利用率，没有搁置的容量
统一存储消除了针对支持块存储和支持文件存储容量单独规划带来的利用率下降问题，用户不必担心出现为支持一种协议而购买过多、为支持另一种协议而购买过少的情况。
3.存储池很灵活
用户可以分配存储资源来支持应用程序的要求，不管应用程序需要访问块数据还是访问文件数据。
4.增强了对服务器虚拟化项目的支持
出于性能方面的原因，用户常常需要部署基于块的原始设备映射（RDM）的服务器虚拟化环境。统一存储让用户可以选择如何存储虚拟机数据，又不必单独购买SAN容量和NAS容量。
5.可以在盘阵级别部署块级复制，在单一盘阵中可以无关访问协议进行复制
换句话说，文件级访问的数据和通过iSCSI或光纤通道访问的数据可以在本地复制（快照），也可以使用单一机制，复制到另一个存储系统（镜像）。
统一存储管理能够通过单一管理界面来执行存储管理任务，比如磁盘资源汇集、卷和RAID组创建、分配和数据复制。在单一厂商产品环境中，存储管理员可以通过同一个管理界面来管理不止一个的多协议阵列，现在许多厂商都提供了通过单一界面，管理不同或异构的存储阵列这一功能。这与不久前每个存储平台需要不同的管理软件包相比大为改进。
如果使用虚拟化技术，统一存储还可以迈上一个新台阶。这项技术提供了这种功能：汇集来自多个多协议阵列的光纤通道SAN存储资源，然后通过CIFS或NFS协议提供给主机系统，实现文件级访问；通过光纤通道或iSCSI协议提供给主机系统，实现块级访问。可以在不同的光纤通道存储阵列上创建逻辑单元号（LUN），然后通过SAN结构（SAN fabric），分配给多协议存储控制器，好像它就是个普通的主机系统。存储控制器充当存储阵列与服务器之间的虚拟化引擎或抽象层，可以根据相应配置的那种协议来访问存储。换句话说，“虚拟化”控制器负责协议转换。这样一来，就能更好地利用存储资源，并且建立存储层，以便数据无缝地迁移过去。还有一个好处就是，可以在“后端”阵列之间使用本地或远程复制，使用在控制器层面实施的单一软件包来提供数据保护。
虽然企业很可能使用专门的存储系统用于对性能有特别要求的一级应用程序，但就许多二级应用程序而言，统一存储会逐渐取代专门的SAN和NAS系统。提高存储效率似乎是最主要的动因。
实施统一存储
实施统一存储有多种方式。用户可以购买同时支持块数据和文件数据的系统，也可以采用部署网关的方式。网关的方式允许用户为已经拥有的存储系统添加一台专门的文件服务器，这有望延长存储系统的使用寿命，并且更有效地利用已有的资产。EMC、惠普和NetApp等知名厂商现在都提供这种网关。
虽然部署网关在几年前还很少见，但是现在这一技术已经很成熟了。在ESG最近进行的存储调查中，41%的调查对象（已经部署或打算部署统一存储）表示打算使用网关的方式；有40%的人表示会结合使用面向原有存储系统的网关和专门的统一存储系统；而计划仅部署统一存储系统的只有18%。
当然，也有统一存储可能不适合的存储环境。虽然服务器虚拟化环境从灵活性的角度来看很适合统一存储，但必须认真考虑容量和性能方面的要求。用户常常进行容量规划，但是等他们认识到打算部署的所有虚拟机对性能的需求总量超出了存储系统的性能，结果已经在服务器虚拟化道路上走得很远了。之后，各种应用程序便开始争夺存储资源，而造成响应速度变慢。
块存储和文件存储的实现原理
统一存储的未来
最近，一些新的功能先后添加到了统一存储系统中，包括：自动分层、固态硬盘作为更高性能的存储池，以及支持具有读/写功能的级联快照、为虚拟桌面基础架构（VDI）等用途增添价值。
那么，统一存储的下一步将会怎样？厂商们可能会把其他功能组合起来，将其称为新的“统一存储”。这将会淡化“统一”的含义，并需要起一个更合适的名称。
更有可能的是，会出现额外的高价值功能，因此会出现自成一体的存储系统。它可能是智能、自动化地进行归档的存储系统，可以称之为“具有归档功能”的存储系统。它将是革命性的，而不是演变性的，但会有其独特之处。
统一存储领域的最新发展出现在网络层面。基于以太网的光纤通道（FCoE）是这个领域的最新技术，它常被称为统一网络。相比使用不同协议（和不同适配器）将存储资源提供给主机的阵列，FCoE让主机系统能够共享一条万兆以太网连接，同时传送IP流量和块级I/O流量。
这可以通过融合网络适配器（CNA）来实现，这种适配器在同一块适配器卡上含有光纤通道HBA和以太网网卡的功能，而且封装了光纤通道协议。在某种程度上，这就好比iSCSI，iSCSI也是在IP网络上传输的块级存储协议，但FCoE能够在一条连接上整合高带宽光纤通道存储流量和IP流量。IP流量和I/O流量之后在交换机处分离开来，分别重定向至局域网和SAN。FCoE的优点之一是，减少了数据中心的布线，同时可以充分利用万兆以太网以及不久后推出的40G技术。
虽然目前关于需要两种块级存储协议，还是其中一种会最终占上风的争论很激烈，但有一点我们可以肯定，统一存储以及统一网络在云计算等热门的新兴计算模式中将扮演重要的角色。
统一存储面临的挑战
实施统一存储时面临的一个挑战就是组织的惯性。NAS和SAN容量常常由不同小组来管理，SAN经常归数据存储管理员管理，而NAS经常归系统或网络管理员管理，容量规划也往往单独进行，因为担心共享资源和引起性能问题，另外，对管理文件共享区（file share）与磁盘容量的细节方面也缺乏了解。而整合到一个共享平台上，对于减少需要管理的文件共享区没有太多帮助，而管理文件共享区本身就是一个挑战。但不难明白，共享资源意味着将使用更少的系统（减少了运营开支）和灵活的存储池容量（可迅速响应业务需要）。
实施前务必要做好功课，确保有足够的性能可以满足块数据和文件数据的需要，因为满足一个大文件的需要会耗用大量资源，所以，应清楚要存储的数据具有的特点以及会给可能使用统一存储的所有系统的性能带来什么影响。
系统有多种多样的配置，用户选择部署什么系统取决于各自所需的性能特点，以及愿意支付的费用。现在市场上有许多系统让用户可以将数据存储到价格和性能特点各异的磁盘驱动器上。比如说，高密度的1TB或2TB 、7200转的SATA驱动器针对成本做了优化；450GB、15000转的光纤通道驱动器可以提供更高的性能。
另外，值得一提的是，如果考虑使用固态硬盘（SSD）的话，必须考虑I/O操作的成本。就每GB费用而言，SSD比普通硬盘高得多。但用户购买SSD是为了提升性能，所以应该根据性价比（如I/O操作的成本）来考虑成本/效益问题，看看SSD会带来怎样的实际影响。
另外，在考虑统一存储架构时，不能忽视与性能相关的问题。基于IP的存储可利用TCP/IP协议，这种协议会带来相当大的处理开销，因而影响主机系统的总体性能。虽然如今的处理器性能要“强大得多”，但当一个物理主机上的多个虚拟机配置成进行NAS访问时，服务器虚拟化会进一步加大对处理器周期的要求。
只要采用配备了板载芯片来处理的主机总线适配器（HBA）来实施，iSCSI就能降低这一开销，从而为处理器减轻负担，无需处理更多的负载。虽说可以使用普通网卡来实施基于软件的iSCSI，但处理方面的开销还是由服务器的处理器来承担，这同样会影响系统性能。
数据备份策略也必须认真规划，以避免性能问题。在iSCSI存储或NAS存储共存的网络上使用基于主机的传统备份软件时，网络流量最后会增加一倍，以便处理阵列到主机的流量和主机到备份服务器的流量，这会因TCP/IP的开销而给处理器的性能带来不利影响。当备份流量和I/O流量在不同的网络上传输时，这个方法通常效果最好。另一个办法就是，考虑采用基于快照的备份技术，限制网络流量和基于主机的更繁重的处理任务。
