軟件定義存儲及其對云架構的影響

摘 要：服務器、存儲、網絡以及安全等資源可以通過軟件進行定義，并且能夠自動分配這些資源。軟件定義的數據中心是通過現有資源和應用程序對不斷變化的業務需求提供支持，從而實現信息技術的靈活性，軟件定義存儲的核心是存儲虛擬化技術，核心思想是將資源池化（包括處理器、網絡、存儲和可能的中間件），通過這樣的方式，生成計算的原子單位，根據其業務流程需求可以很容易地分配或取消。

關鍵詞：SDS 云計算 存儲控制器 虛擬存儲

中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0150-02

軟件定義存儲（Software Defined Storage，即SDS），軟件定義存儲就是將存儲硬件中典型的存儲控制器功能抽出來放到軟件上，包括卷管理、RAID、數據保護、快照和復制等。軟件定義存儲允許可以不從特定廠商去采購存儲控制器硬件如硬盤、閃存等存儲介質。并且，如果存儲控制器功能被抽離出來，該功能還可以放在存儲基礎架構的任何一部分。它還可以運行在特定的硬件上與虛機并行，形成真正的融合架構。

1 軟件定義存儲特點

（1）存儲控制器應該可以運行在任何類型的服務器硬件上，存儲系統使用標準硬盤創建于標準硬件之外。這使得存儲系統的采購和實施更像是成套購買，也意味著系統實施和管理需要更多的技能和時間。這些投入無疑也會大大減少采購的花銷。

（2）存儲控制器作為獨立的單元可以放置在任何位置，它不需要放置到特定的硬件中。當前的發展趨勢是將軟件的存儲控制器放置在虛擬服務器架構當中，借用虛擬服務器架構中主機的計算能力。這樣做可以節約成本而大幅削減費用，同時還創建了一個更加簡單的可擴展架構。因此如果每次架構中增加一臺主機就相當于增加一個虛擬存儲控制器的話，存儲的處理能力和空間也就會隨服務器的增加而獲得不斷擴展。而相對于傳統的存儲來說，可以大幅度降低成本并與現有的虛擬架構緊密結合是軟件定義存儲的最主要優勢。

2 軟件定義存儲常見問題

軟件定義存儲經常會與存儲管理程序混為一談，并且還有硬件方面需要考慮。軟件定義存儲（SDS）與數據中心中其它的軟件定義，如軟件定義安全（Software Defined Security，SDS）和軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）非常相似，涉及到用戶是如何思考和設計數據中心。事實上，存儲已經被軟件定義多年，在特定的存儲優化操作環境中很多功能都是通過軟件部分實現的。雖然軟件定義存儲（SDS）和存儲管理程序（storage hypervisor）這兩個概念還是有些區別的，但有時候軟件定義存儲也可以作為存儲管理程序。存儲管理程序是軟件定義存儲的一部分，可以說是整個存儲軟件包中的核心部分。但是，往往不同的廠商賦予了這些概念不同的含義。可以從集成商處采購預配置的架構。能夠實現產品的定制化并提供支持是吸引集成商、企業用戶和IT人員的地方。對于技術經驗豐富的IT團隊來說，配置一個系統也是有可能的，但對內部系統的支持仍然是十分必要的。這就是很多廠商在預配置硬件上提供軟件定義存儲的原因，可以向最終用戶提供更多服務支持。

3 軟件定義存儲的一些弊端

首先，軟件定義存儲本質上是為了提供原子技術單元，它將簡化SDS管理并靈活地推出必要的存儲。選擇虛擬機管理程序的客戶，也能夠利用SDS架構來管理在共享硬件上的多操作系統，像有時將一些應用留在VMware上，而將另外一些轉移到另外的系統。所以現在處理的不是一個軟件堆棧以及存儲，而是多虛擬機控制程序軟件堆棧以及它們的存儲。在多虛擬機控制程序和企業不會冒險虛擬化的關鍵任務應用之前，SDS管理顯得會很復雜。

4 軟件定義存儲對云構架的影響

軟件定義存儲實現了負載的分離，同時還能夠提供敏捷性和快速擴展等特性。在使用SDS云服務時，不論是私有云還是混合云，都能夠沿用本地數據中心的控制機制對SDS進行管理，又能夠使用虛擬存儲區域網絡（vSAN）、防火墻、訪問控制、管理方式、合規審查等所有這些與安全和控制相關的系統管理權限。通過增加SDS的靈活性，實現快速擴展以及提高成本效率，這些是吸引建設者和使用SDS云環境的主要因素。讓SDS可以成為解決這種架構性問題的方案之一。SDS流程控制套件的作用就在于隱藏了大部分的網絡管理工作，將存儲進行了包裝。然而用戶對SDS可擴展性的需求以及標準交換機硬件設備的高昂成本建設又促使SDS的設計者逐漸意識到應該提供更大程度上的靈活性，人們不斷探索改變設計思路，誕生了一種簡單SDS交換機的架構這種全新的設計理念，可以將SDS數據服務和管理功能從SDS交換機自身當中獨立出來，作為一個單獨的單元，將SDS托管在服務器集群的虛擬機當中。依此可以將SDS比喻為搭建積木的過程。通過使用普通木塊進行一點一點不斷累積，直到最終搭建完成。隨著SDS混合云應用趨勢的逐漸流行，SDS也已經逐漸成為一種主流技術，SDS現在正處于不斷應用、不斷發展、不斷完善階段。現在的SDS技術解決方案已經能夠在混合云的私有云部分當中完成一些重要任務。SDS正在對這種方式進行不斷改進，使其能夠勝任SDS云環境當中的大部分任務，用來實現服務、軟件和硬件平臺的廣泛可用性。通過SDS網絡功能虛擬化技術，可以根據其需求靈活地搭建網絡環境。選擇了不同的SDS的數據服務，使用一定的策略和模板幫助簡化整個建設過程。實際上SDS數據服務就是位于虛擬機上的SDS虛擬實例，可以根據應用隨意創建、分配和銷毀，因此想要針對特定應用負載進行調整也非常方便并且很容易實現。正如人們設想的那樣，因此每一個層級的SDS數據服務都將產生多種充滿競爭力的解決方案。這就意味著人們需要為不同種類的SDS模塊制定等級化的標準，就像OpenFlow這樣的工具就是為了將各模塊粘合在一起的“膠水”。雖然僅僅提及了SDS數據的抽象服務，但是SDS可以將對底層硬件的設計理念產生更加深遠和復雜的影響，SDS技術的出現也反映出SDS存儲解決方案的多樣性。SDS擁有相對結構簡單的SDS數據存儲結點，SDS不僅包含磁盤和存儲設備，SDS技術能夠提供所有SDS應有的服務，例如可以實現壓縮、復制、代碼生成等所有這一切都可以運行在虛擬機當中。這種以SDS技術的解決方案逐漸走向成熟，通過向階段SDS技術的解決方案使用也能夠極大降低存儲方面的開銷和費用。雖然這種方式能夠大幅度降低SDS存儲硬件方面的費用和開銷，同時也應該看到最終可能也會導致很多復雜問題和麻煩。由于只有SDS的存儲節點和交換機的節點需要使用特定硬件，其他的SDS所有功能能夠全部運行在虛擬化服務器實例上。現在還沒有深入分析分布式SDS系統當中存在的數據完整性以及延遲問題，因此可以期待系統性能提升已經成為業界推動SDN和SDS不斷發展的主要動力。因此SDS網絡性能提升將會成為SDS性能調整過程當中的主要因素。隨著技術進步，在未來的SDS技術設計與應用當中以太網的性能會隨著技術進步和優化將會不斷提升，這些技術進步都能夠為SDS項目的成功實施起到幫助和推動作用，但是SDS架構當中，節點間SDS遷移的數量也是一個在方案設計當中需要考慮的問題。SDS的數據流不同于服務器的虛擬化。在SDS技術中，數據流的延遲是一種十分嚴重而需要解決的問題。延遲的原因有：只有當SDS新數據的多個復本被寫入到永久性的存儲之后，SDS數據庫才會認為當前處理的事務已經完成。而僅僅擁有下一個節點就斷定其SDS數據已經被存儲是很不充分的，因為外在因素如停電可能會導致SDS數據丟失。這意味著要求某些特殊處理或者某種形式的短暫SDS存儲都將不會在停電時丟失數據。通過SDS大都可以大幅度降低總成本并且提供高效率及可用性。如果一切順利，SDS流程管理套件將會負責絕大部分系統的管理工作。做到SDS將資源池化（處理器、網絡、存儲和可能的中間件），通過這樣的技術方式，就可以生成計算的原子單位，根據業務流程需求來很容易地分配或取消存儲資源。一個靈活的SDS會提供一定數量的虛擬服務器、虛擬網絡和虛擬存儲資源，而提供這種靈活性，需要實現資源的便攜性。也就是說，池化的虛擬服務器、虛擬網絡和虛擬存儲資源必須能夠被拼湊成可能需要的任何組合，來承載一個特定應用。SDS在實現負載分離的同時，也能夠提供其敏捷性和快速擴展等特性。使用云服務希望能夠沿用典型的本地數據中心的控制機制。通過以上分析，在所有這一切背后，應該認識到并非所有的虛擬機實例都是相同的，由于硬件限制的客觀存在，這些因素都將會影響硬件解決方案和數據服務軟件。

參考文獻

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