存儲虛擬化技術(shù)在政府行業(yè)的應(yīng)用方案

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數(shù)據(jù)已成為政府行業(yè)信息系統(tǒng)的核心部分，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的建設(shè)正受到前所未有的重視。利用目前先進的存儲虛擬化技術(shù)，建立整合、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、共享的數(shù)據(jù)資源存儲平臺，能夠有效管理龐大、繁多、復(fù)雜的數(shù)據(jù)及相關(guān)的設(shè)備，提高資源利用率，并建立起全面的數(shù)據(jù)安全保障體系。

政府行業(yè)數(shù)據(jù)存儲面臨的挑戰(zhàn)

在建設(shè)政府行業(yè)信息系統(tǒng)的過程中，不同的系統(tǒng)使用了不同的存儲設(shè)備，導(dǎo)致信息資源局限于單個的存儲設(shè)備中，系統(tǒng)之間無法進行有效的數(shù)據(jù)整合和共享。隨著網(wǎng)絡(luò)區(qū)域存儲(SAN)技術(shù)的發(fā)展，近年已逐步轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的建設(shè)，但原有的存儲設(shè)備無法整合到新的體系中，形成巨大的資源浪費。

網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的建設(shè)從一定程度上解決了數(shù)據(jù)共享和整合的難題，但也帶來了很多問題。首先，網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)一般由單個磁盤陣列和磁帶庫組成，磁盤陣列承擔(dān)著所有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的重任，一旦出現(xiàn)故障將引起數(shù)據(jù)的全部丟失和長時間的系統(tǒng)停頓，因而面臨著數(shù)據(jù)集中的極大風(fēng)險。其次，容易受到單一設(shè)備供應(yīng)商的限制，未來新增設(shè)備或升級、擴容的選擇范圍有限，導(dǎo)致采購成本居高不下，難以及時利用新技術(shù)，并帶來售后服務(wù)等其它方面的問題。

網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)本身仍受限于局域網(wǎng)內(nèi)，無法滿足部、省、市、縣四級信息系統(tǒng)基于廣域的數(shù)據(jù)資源共享和整合的要求。同時，隨著政府行業(yè)信息化的深化，必須建立有效的風(fēng)險防范和安全保障體系，包括異地數(shù)據(jù)備份、遠程容災(zāi)系統(tǒng)等，也對跨廣域的數(shù)據(jù)傳輸提出了嚴(yán)格的要求，網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)本身難以滿足。

而通過存儲虛擬化技術(shù)建立起的整合、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、共享的數(shù)據(jù)資源存儲平臺，能夠有效管理龐大、繁多、復(fù)雜的數(shù)據(jù)及相關(guān)的設(shè)備，提高資源利用率，并建立起全面的數(shù)據(jù)安全保障體系。

存儲虛擬化技術(shù)

存儲虛擬化技術(shù)將底層存儲設(shè)備進行抽象化統(tǒng)一管理，向服務(wù)器層屏蔽存儲設(shè)備硬件的特殊性，而只保留其統(tǒng)一的邏輯特性，從而實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)集中、統(tǒng)一而又方便的管理。對比一個計算機系統(tǒng)來說，整個存儲系統(tǒng)中的虛擬存儲部分就像計算機系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)，對下層管理著各種特殊而具體的設(shè)備，而對上層則提供相對統(tǒng)一的運行環(huán)境和資源使用方式。

SNIA(Storage Networking Industry Association，存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會)對存儲虛擬化是這樣定義的：通過將一個或多個目標(biāo)(Target)服務(wù)或功能與其它附加的功能集成，統(tǒng)一提供有用的全面功能服務(wù)。

存儲的虛擬化可以在三個不同的層面上實現(xiàn)，包括了基于專用卷管理軟件在主機服務(wù)器上實現(xiàn)，或者利用陣列控制器的固件(Firmware)在磁盤陣列上實現(xiàn)，再或者是利用專用的虛擬化引擎在存儲網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)。

1.1 基于主機的存儲虛擬化

基于主機的存儲虛擬化技術(shù)由主機操作系統(tǒng)下的邏輯卷管理軟件在服務(wù)器上完成(安裝客戶端軟件Agent)，經(jīng)過虛擬化的存儲空間可以跨越多個異構(gòu)的磁盤陣列。

這種類型的虛擬化通常由主機操作系統(tǒng)下的邏輯卷管理軟件(logical volume manager)來實現(xiàn)。它們在主機系統(tǒng)和Unix服務(wù)器上已經(jīng)有多年的廣泛應(yīng)用，目前在windows操作系統(tǒng)上也提供類似的卷管理器。

政府行業(yè)信息系統(tǒng)規(guī)模較大，所使用的主機類型和應(yīng)用軟件種類較多，而且對系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性要求比較高，因而不適合使用基于主機的存儲虛擬化技術(shù)。

1.2 基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化

當(dāng)有多個主機服務(wù)器需要訪問同一個磁盤陣列的時候，可以采用基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化技術(shù)。此時虛擬化的工作是在存儲設(shè)備的控制器上完成，通過在存儲設(shè)備控制器中添加虛擬化功能，將一個存儲設(shè)備(如磁盤陣列)上的存儲容量劃分為多個存儲空間(LUN)，供不同的主機系統(tǒng)訪問。

智能的存儲設(shè)備控制器提供數(shù)據(jù)塊級別的整合，同時還提供一些附加的功能，例如：LUN Masking、緩存、即時快照、數(shù)據(jù)復(fù)制等。

對于市、縣級政府部門，數(shù)據(jù)量較小，存儲設(shè)備單一，適合使用基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化技術(shù)。部、省級政府部門數(shù)據(jù)量大，往往采用多種存儲設(shè)備，并要求能進行跨設(shè)備、跨地域的數(shù)據(jù)共享和整合，因而不適合采用基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化技術(shù)。

1.3 基于存儲網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化

基于存儲網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化技術(shù)通過在存儲域網(wǎng)(SAN)中添加虛擬化引擎實現(xiàn)。虛擬化引擎是一個或多個獨立的設(shè)備，對多個存儲設(shè)備和數(shù)據(jù)進行管理，并向多臺主機提供數(shù)據(jù)存儲和訪問的界面。

基于存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化是近年存儲行業(yè)的一個發(fā)展方向。與基于主機和存儲設(shè)備的虛擬化不同，基于存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化功能是在存儲局域網(wǎng)絡(luò)(SAN)內(nèi)部完成的，基于存儲和基于主機的兩種虛擬化方法的優(yōu)點都可以在存儲網(wǎng)絡(luò)虛擬化上同時體現(xiàn)，它支持數(shù)據(jù)中心級的存儲管理以及異構(gòu)的主機系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)。

對于部、省級政府部門，數(shù)據(jù)量大，往往采用多種類型的主機和存儲設(shè)備，并往往要求對下轄的省、市級系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享和整合，因而適合采用基于存儲網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化技術(shù)。

2 存儲虛擬化的意義

存儲虛擬化在政府行業(yè)的應(yīng)用，具備以下意義：

2.1 存儲管理的自動化與智能化

在虛擬存儲環(huán)境下，所有的存儲資源在邏輯上被映射為一個整體，對系統(tǒng)來說是單一視圖的透明存儲，而單個存儲設(shè)備的容量、性能等物理特性卻被屏蔽掉了。無論后臺的物理存儲是什么設(shè)備，服務(wù)器及其應(yīng)用系統(tǒng)看到的都是系統(tǒng)管理員非常熟悉的存儲設(shè)備的邏輯映像。系統(tǒng)管理員不必關(guān)心自己的后臺存儲，只要專注于管理存儲空間本身，所有的存儲管理操作，如系統(tǒng)升級、改變RAID級別、初始化邏輯卷、建立和分配虛擬磁盤、存儲空間擴容等比從前的任何存儲技術(shù)都更容易，存儲管理變得非常輕松。

通過實現(xiàn)存儲虛擬化，可以統(tǒng)一管理所有的存儲設(shè)備，大大降低系統(tǒng)存儲管理的復(fù)雜性，減少管理人力投入，提高管理效率。

2.2 提高存儲效率

提高存儲效率主要表現(xiàn)在釋放被束縛的容量、整體使用率達到更高的水平。虛擬化存儲技術(shù)解決了這種存儲空間使用上的浪費問題，它把信息系統(tǒng)中各個分散的存儲空間整合起來，形成一個連續(xù)編址的邏輯存儲空間，突破了單個物理磁盤的容量限制，幾乎可以100%地使用磁盤容量，而且由于存儲池擴展時能自動重新分配數(shù)據(jù)和利用高效的快照技術(shù)降低容量需求，從而極大地提高了系統(tǒng)存儲資源的利用率。

2.3 降低成本，增加投資回報

由于歷史的原因，許多信息系統(tǒng)不得不面對各種各樣的異構(gòu)環(huán)境，包括不同操作平臺的服務(wù)器和不同廠商不同型號的存儲設(shè)備。存儲虛擬化技術(shù)兼容各種存儲協(xié)議和技術(shù)，如SCSI、FC SAN、IP SAN等。采用存儲虛擬化技術(shù)，可以支持物理磁盤空間動態(tài)擴展，這樣現(xiàn)有的設(shè)備不必拋棄，可以融入系統(tǒng)中，保障了已有投資，從而降低了TCO(Total Cost of Ownership，總擁有成本)，實現(xiàn)了存儲容量的動態(tài)擴展，增加了ROI(Return on Investment，投資回報)。

2.4 避免設(shè)備品牌限制

對于存儲設(shè)備單一的部門，所有主機系統(tǒng)均連接到唯一的存儲設(shè)備中存取數(shù)據(jù)。由于部分廠商的技術(shù)屏蔽性較強，其存儲設(shè)備和其它品牌的設(shè)備存在互不兼容的問題，因而未來新增存儲設(shè)備容易受到品牌限制。設(shè)備供應(yīng)商一家獨大和采用封閉性技術(shù)的情形下，容易滋生采購成本和售后服務(wù)費用居高不下的問題，甚至?xí)?dǎo)致售后服務(wù)質(zhì)量下降的現(xiàn)象出現(xiàn)。

采用存儲虛擬化技術(shù)，能夠兼容不同品牌的存儲設(shè)備，未來新增的存儲設(shè)備不再受到品牌限制，從而打破廠商設(shè)備和技術(shù)鎖定，降低采購成本和服務(wù)費用，保證售后服務(wù)質(zhì)量。

2.5 滿足高級數(shù)據(jù)管理需求

隨著政府行業(yè)信息化的發(fā)展，對數(shù)據(jù)的可用性、穩(wěn)定性等都提出了更高的要求。中高端的存儲設(shè)備一般均具備高級數(shù)據(jù)管理功能，但需花費高額費用才可使用。尤其當(dāng)存在多臺存儲設(shè)備時，每臺設(shè)備的數(shù)據(jù)管理功能均須單獨購買，費用成本更為巨大。存儲虛擬化引擎具備了豐富的數(shù)據(jù)管理功能，如復(fù)制、容災(zāi)、快照等，可以直接使用，滿足信息系統(tǒng)各種需求，而無需花費高額費用來使用多個存儲設(shè)備本身的功能，從而打破廠商存儲系統(tǒng)的封閉給數(shù)據(jù)管理帶來的壁壘，大幅降低采購成本。

應(yīng)用存儲虛擬化后，未來增加存儲設(shè)備無需再額外購買數(shù)據(jù)管理功能，只需要考慮容量、性能和可靠性，連接上存儲系統(tǒng)中即可使用，同樣可以分享存儲虛擬化引擎的高級數(shù)據(jù)管理功能，簡單、快捷、方便。

2.6 保障系統(tǒng)持續(xù)運行

信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存放在存儲設(shè)備上，實時進行讀寫訪問。如存儲設(shè)備本身或連接鏈路出現(xiàn)故障，均會導(dǎo)致系統(tǒng)停機和服務(wù)中斷。部署存儲虛擬化后，通過虛擬化引擎來管理多臺存儲設(shè)備，而對于主機系統(tǒng)而言物理的存儲設(shè)備是透明的。因而，當(dāng)任何一臺存儲設(shè)備或連接鏈路發(fā)生故障時，對系統(tǒng)不會產(chǎn)生任何影響，保證系統(tǒng)7×24小時持續(xù)運行。

虛擬化引擎本身也支持HA高可用技術(shù)，可采用雙引擎運行的方式，即時虛擬化引擎出現(xiàn)故障也不會產(chǎn)生任何影響。同時利用虛擬化引擎的高級數(shù)據(jù)管理功能，可以滿足即時快照、異地備份、遠程容災(zāi)等需求，全面保護信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，保障系統(tǒng)運行的持續(xù)性。

2.7 實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和整合

對部分政府部門而言，要求跨設(shè)備、跨地域進行數(shù)據(jù)交換、共享和整合，而傳統(tǒng)的存儲技術(shù)把數(shù)據(jù)資源局限于單個存儲設(shè)備內(nèi)或局域網(wǎng)內(nèi)，無法滿足全面的信息資源共享和整合的要求。存儲虛擬化技術(shù)屏蔽了存儲設(shè)備的物理特性，使得數(shù)據(jù)資源突破了限制，可以跨設(shè)備、跨地域甚至跨網(wǎng)絡(luò)進行傳播和共享。根據(jù)預(yù)先設(shè)置的規(guī)則和權(quán)限，數(shù)據(jù)可以在不同部門間自由的流動，方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合和交換。

3 總結(jié)

政府行業(yè)信息化建設(shè)的核心是信息的管理和使用，目的是最大程度的發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值。政府行業(yè)信息系統(tǒng)規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)量較大，涉及到各種各樣的軟硬件。存儲虛擬化技術(shù)切合政府行業(yè)信息化的需求，能有效解決數(shù)據(jù)管理及相關(guān)設(shè)備管理的難題，促進政府部門信息的整合和共享，有利于進一步挖掘和利用信息數(shù)據(jù)的價值，大幅加快政府行業(yè)信息化的進程。