摘 要：服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)以及安全等資源可以通過軟件進(jìn)行定義，并且能夠自動(dòng)分配這些資源。軟件定義的數(shù)據(jù)中心是通過現(xiàn)有資源和應(yīng)用程序?qū)Σ粩嘧兓臉I(yè)務(wù)需求提供支持，從而實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的靈活性，軟件定義存儲(chǔ)的核心是存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，核心思想是將資源池化（包括處理器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和可能的中間件），通過這樣的方式，生成計(jì)算的原子單位，根據(jù)其業(yè)務(wù)流程需求可以很容易地分配或取消。

關(guān)鍵詞：SDS 云計(jì)算 存儲(chǔ)控制器 虛擬存儲(chǔ)

中圖分類號(hào)：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（a）-0150-02

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

1 軟件定義存儲(chǔ)特點(diǎn)

（1）存儲(chǔ)控制器應(yīng)該可以運(yùn)行在任何類型的服務(wù)器硬件上，存儲(chǔ)系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)硬盤創(chuàng)建于標(biāo)準(zhǔn)硬件之外。這使得存儲(chǔ)系統(tǒng)的采購(gòu)和實(shí)施更像是成套購(gòu)買，也意味著系統(tǒng)實(shí)施和管理需要更多的技能和時(shí)間。這些投入無疑也會(huì)大大減少采購(gòu)的花銷。

（2）存儲(chǔ)控制器作為獨(dú)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(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)是將軟件的存儲(chǔ)控制器放置在虛擬服務(wù)器架構(gòu)當(dāng)中，借用虛擬服務(wù)器架構(gòu)中主機(jī)的計(jì)算能力。這樣做可以節(jié)約成本而大幅削減費(fèi)用，同時(shí)還創(chuàng)建了一個(gè)更加簡(jiǎn)單的可擴(kuò)展架構(gòu)。因此如果每次架構(gòu)中增加一臺(tái)主機(jī)就相當(dāng)于增加一個(gè)虛擬存儲(chǔ)控制器的話，存儲(chǔ)的處理能力和空間也就會(huì)隨服務(wù)器的增加而獲得不斷擴(kuò)展。而相對(duì)于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)來說，可以大幅度降低成本并與現(xiàn)有的虛擬架構(gòu)緊密結(jié)合是軟件定義存儲(chǔ)的最主要優(yōu)勢(shì)。

2 軟件定義存儲(chǔ)常見問題

軟件定義存儲(chǔ)經(jīng)常會(huì)與存儲(chǔ)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(chǔ)（SDS）與數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN）非常相似，涉及到用戶是如何思考和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心。事實(shí)上，存儲(chǔ)已經(jīng)被軟件定義多年，在特定的存儲(chǔ)優(yōu)化操作環(huán)境中很多功能都是通過軟件部分實(shí)現(xiàn)的。雖然軟件定義存儲(chǔ)（SDS）和存儲(chǔ)管理程序（storage hypervisor）這兩個(gè)概念還是有些區(qū)別的，但有時(shí)候軟件定義存儲(chǔ)也可以作為存儲(chǔ)管理程序。存儲(chǔ)管理程序是軟件定義存儲(chǔ)的一部分，可以說是整個(gè)存儲(chǔ)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(gòu)預(yù)配置的架構(gòu)。能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的定制化并提供支持是吸引集成商、企業(yè)用戶和IT人員的地方。對(duì)于技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的IT團(tuán)隊(duì)來說，配置一個(gè)系統(tǒng)也是有可能的，但對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)的支持仍然是十分必要的。這就是很多廠商在預(yù)配置硬件上提供軟件定義存儲(chǔ)的原因，可以向最終用戶提供更多服務(wù)支持。

3 軟件定義存儲(chǔ)的一些弊端

首先，軟件定義存儲(chǔ)本質(zhì)上是為了提供原子技術(shù)單元，它將簡(jiǎn)化SDS管理并靈活地推出必要的存儲(chǔ)。選擇虛擬機(jī)管理程序的客戶，也能夠利用SDS架構(gòu)來管理在共享硬件上的多操作系統(tǒng)，像有時(shí)將一些應(yīng)用留在VMware上，而將另外一些轉(zhuǎn)移到另外的系統(tǒng)。所以現(xiàn)在處理的不是一個(gè)軟件堆棧以及存儲(chǔ)，而是多虛擬機(jī)控制程序軟件堆棧以及它們的存儲(chǔ)。在多虛擬機(jī)控制程序和企業(yè)不會(huì)冒險(xiǎn)虛擬化的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用之前，SDS管理顯得會(huì)很復(fù)雜。

4 軟件定義存儲(chǔ)對(duì)云構(gòu)架的影響

軟件定義存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的分離，同時(shí)還能夠提供敏捷性和快速擴(kuò)展等特性。在使用SDS云服務(wù)時(shí)，不論是私有云還是混合云，都能夠沿用本地?cái)?shù)據(jù)中心的控制機(jī)制對(duì)SDS進(jìn)行管理，又能夠使用虛擬存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（vSAN）、防火墻、訪問控制、管理方式、合規(guī)審查等所有這些與安全和控制相關(guān)的系統(tǒng)管理權(quán)限。通過增加SDS的靈活性，實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)展以及提高成本效率，這些是吸引建設(shè)者和使用SDS云環(huán)境的主要因素。讓SDS可以成為解決這種架構(gòu)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(wǎng)絡(luò)管理工作，將存儲(chǔ)進(jìn)行了包裝。然而用戶對(duì)SDS可擴(kuò)展性的需求以及標(biāo)準(zhǔn)交換機(jī)硬件設(shè)備的高昂成本建設(shè)又促使SDS的設(shè)計(jì)者逐漸意識(shí)到應(yīng)該提供更大程度上的靈活性，人們不斷探索改變?cè)O(shè)計(jì)思路，誕生了一種簡(jiǎn)單SDS交換機(jī)的架構(gòu)這種全新的設(shè)計(jì)理念，可以將SDS數(shù)據(jù)服務(wù)和管理功能從SDS交換機(jī)自身當(dāng)中獨(dú)立出來，作為一個(gè)單獨(dú)的單元，將SDS托管在服務(wù)器集群的虛擬機(jī)當(dāng)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(jìn)行一點(diǎn)一點(diǎn)不斷累積，直到最終搭建完成。隨著SDS混合云應(yīng)用趨勢(shì)的逐漸流行，SDS也已經(jīng)逐漸成為一種主流技術(shù)，SDS現(xiàn)在正處于不斷應(yīng)用、不斷發(fā)展、不斷完善階段?，F(xiàn)在的SDS技術(shù)解決方案已經(jīng)能夠在混合云的私有云部分當(dāng)中完成一些重要任務(wù)。SDS正在對(duì)這種方式進(jìn)行不斷改進(jìn)，使其能夠勝任SDS云環(huán)境當(dāng)中的大部分任務(wù)，用來實(shí)現(xiàn)服務(wù)、軟件和硬件平臺(tái)的廣泛可用性。通過SDS網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，可以根據(jù)其需求靈活地搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。選擇了不同的SDS的數(shù)據(jù)服務(wù)，使用一定的策略和模板幫助簡(jiǎn)化整個(gè)建設(shè)過程。實(shí)際上SDS數(shù)據(jù)服務(wù)就是位于虛擬機(jī)上的SDS虛擬實(shí)例，可以根據(jù)應(yīng)用隨意創(chuàng)建、分配和銷毀，因此想要針對(duì)特定應(yīng)用負(fù)載進(jìn)行調(diào)整也非常方便并且很容易實(shí)現(xiàn)。正如人們?cè)O(shè)想的那樣，因此每一個(gè)層級(jí)的SDS數(shù)據(jù)服務(wù)都將產(chǎn)生多種充滿競(jìng)爭(zhēng)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(jí)化的標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)據(jù)的抽象服務(wù)，但是SDS可以將對(duì)底層硬件的設(shè)計(jì)理念產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)和復(fù)雜的影響，SDS技術(shù)的出現(xiàn)也反映出SDS存儲(chǔ)解決方案的多樣性。SDS擁有相對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的SDS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，SDS不僅包含磁盤和存儲(chǔ)設(shè)備，SDS技術(shù)能夠提供所有SDS應(yīng)有的服務(wù)，例如可以實(shí)現(xiàn)壓縮、復(fù)制、代碼生成等所有這一切都可以運(yùn)行在虛擬機(jī)當(dāng)中。這種以SDS技術(shù)的解決方案逐漸走向成熟，通過向階段SDS技術(shù)的解決方案使用也能夠極大降低存儲(chǔ)方面的開銷和費(fèi)用。雖然這種方式能夠大幅度降低SDS存儲(chǔ)硬件方面的費(fèi)用和開銷，同時(shí)也應(yīng)該看到最終可能也會(huì)導(dǎo)致很多復(fù)雜問題和麻煩。由于只有SDS的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)和交換機(jī)的節(jié)點(diǎn)需要使用特定硬件，其他的SDS所有功能能夠全部運(yùn)行在虛擬化服務(wù)器實(shí)例上?，F(xiàn)在還沒有深入分析分布式SDS系統(tǒng)當(dāng)中存在的數(shù)據(jù)完整性以及延遲問題，因此可以期待系統(tǒng)性能提升已經(jīng)成為業(yè)界推動(dòng)SDN和SDS不斷發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。因此SDS網(wǎng)絡(luò)性能提升將會(huì)成為SDS性能調(diào)整過程當(dāng)中的主要因素。隨著技術(shù)進(jìn)步，在未來的SDS技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用當(dāng)中以太網(wǎng)的性能會(huì)隨著技術(shù)進(jìn)步和優(yōu)化將會(huì)不斷提升，這些技術(shù)進(jìn)步都能夠?yàn)镾DS項(xiàng)目的成功實(shí)施起到幫助和推動(dòng)作用，但是SDS架構(gòu)當(dāng)中，節(jié)點(diǎn)間SDS遷移的數(shù)量也是一個(gè)在方案設(shè)計(jì)當(dāng)中需要考慮的問題。SDS的數(shù)據(jù)流不同于服務(wù)器的虛擬化。在SDS技術(shù)中，數(shù)據(jù)流的延遲是一種十分嚴(yán)重而需要解決的問題。延遲的原因有：只有當(dāng)SDS新數(shù)據(jù)的多個(gè)復(fù)本被寫入到永久性的存儲(chǔ)之后，SDS數(shù)據(jù)庫(kù)才會(huì)認(rèn)為當(dāng)前處理的事務(wù)已經(jīng)完成。而僅僅擁有下一個(gè)節(jié)點(diǎn)就斷定其SDS數(shù)據(jù)已經(jīng)被存儲(chǔ)是很不充分的，因?yàn)橥庠谝蛩厝缤ｋ娍赡軙?huì)導(dǎo)致SDS數(shù)據(jù)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(chǔ)都將不會(huì)在停電時(shí)丟失數(shù)據(jù)。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(huì)負(fù)責(zé)絕大部分系統(tǒng)的管理工作。做到SDS將資源池化（處理器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和可能的中間件），通過這樣的技術(shù)方式，就可以生成計(jì)算的原子單位，根據(jù)業(yè)務(wù)流程需求來很容易地分配或取消存儲(chǔ)資源。一個(gè)靈活的SDS會(huì)提供一定數(shù)量的虛擬服務(wù)器、虛擬網(wǎng)絡(luò)和虛擬存儲(chǔ)資源，而提供這種靈活性，需要實(shí)現(xiàn)資源的便攜性。也就是說，池化的虛擬服務(wù)器、虛擬網(wǎng)絡(luò)和虛擬存儲(chǔ)資源必須能夠被拼湊成可能需要的任何組合，來承載一個(gè)特定應(yīng)用。SDS在實(shí)現(xiàn)負(fù)載分離的同時(shí)，也能夠提供其敏捷性和快速擴(kuò)展等特性。使用云服務(wù)希望能夠沿用典型的本地?cái)?shù)據(jù)中心的控制機(jī)制。通過以上分析，在所有這一切背后，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到并非所有的虛擬機(jī)實(shí)例都是相同的，由于硬件限制的客觀存在，這些因素都將會(huì)影響硬件解決方案和數(shù)據(jù)服務(wù)軟件。

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