1 什么是云存儲
云存儲的概念與云計算類似，它是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等手段，將網絡中各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。
通俗意義上講，云存儲系統中的所有設備對使用者都是完全透明的，任何一個經過授權的使用者都可以通過接入網絡與云存儲連接，對云存儲進行數據訪問。它是一種存儲整合應用的方式。
2 目前企業存儲現狀分析
大多數企業通過不斷增加磁盤、陣列和服務器，努力滿足來自用戶和應用的不斷增長的存儲需求。隨著時間的推移，這些企業的數據中心都會面臨存儲分散的問題，數據存儲在數據中心的磁盤和系統，遍布企業內部。通過SAN可以解決部分系統的數據集中問題。但是很多SAN是服務于特定的應用群，當企業內部出現若干個應用群時，也就出現了多個孤立的SAN，形成數據孤島（見圖1）。在這種情況下，很多企業已經將云存儲和虛擬化概念引人企業的存儲系統中，如何在現有的環境下利用云存儲的模式對現有設備進行整合已經成為許多數據中心的首先考慮的問題。
3 整合方式技術分析
3.1 存儲虛擬化疊臺
存儲虛擬化是當前流行的一種整合方式，它通過將多個目標設備或服務與其它附加的功能集成。統一提供全面的功能服務。典型的虛擬化屏蔽系統的復雜性。增加或集成新的功能，仿真、整合現有的服務功能等。虛擬化作用在一個或者多個實體上，而這些實體則是用來提供存儲資源或服務的。
存儲的虛擬化可以在3個不同的層面上實現：基于專用卷管理軟件在主機服務器上實現、利用陣列控制器的固件在磁盤陣列上實現或者利用專用的虛擬化引擎在存儲網絡上實現。
3.1.1 基于主機的虛擬化
如果僅僅需要單個主機服務器（或單個集群）訪問多個磁盤陣列，可以使用基于主機的存儲虛擬化技術。虛擬化的工作通過特定的軟件在主機服務器上完成，經過虛擬化的存儲空間可以跨越多個異構的磁盤陣列。
這種虛擬化通常由主機操作系統下的邏輯卷管理軟件來實現，其最大優點是久經考驗的穩定性，以及對異構存儲系統的開放性。它與文件系統共同存在于主機上，便于二者的緊密結合以實現有效的存儲容量管理。卷和文件系統可以在不停機的情況下動態擴展或縮小。
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3.1.2 基于存儲設備的虛擬化
當有多個主機服務器需要訪問同一個磁盤陣列時，可以采用基于陣列控制器的虛擬化技術。此時虛擬化的工作是在陣列控制器上完成，將一個陣列上的存儲容量劃分多個存儲空間（LUN），供不同的主機系統訪問。
智能的陣列控制器提供數據塊級別的整合，同時還提供一些附加的功能，例如：LUN Masking、緩存、即時快照、數據復制等。配合使用不同的存儲系統，這種基予存儲設備的虛擬化模式可以實現性能的優化。
這種虛擬化不依賴于某個特定主機，能夠支持異構的主機系統。但是對于每個存儲子系統而言，它又是個專用私有的方案，不能夠跨越各個存儲設備間的限制，因此無法打破設備間的不兼容性。
3.1.3 基于存儲網絡的虛擬化
以上都是一對多的訪問模式，而在現實的應用環境中，很多情況下是需要多對多的訪問模式，也就是說多個主機服務器需要訪問多個異構存儲設備，其目的是為了優化資源利用率一多個用戶使用相同的資源，或者多個資源對多個進程提供服務等。在這種情形下，存儲虛擬化的工作就需要在存儲網絡上完成了。這也是構造公共存儲服務設施的前提條件。
而以上描述的兩種存儲虛擬化方法的優點都可以在存儲網絡虛擬化上同時體現，它支持數據中心級的存儲管理以及異構的主機系統和存儲系統。
很多主流存儲廠商利用第三種方式，對用戶現有的存儲環境提供一體化的存儲虛擬化整合方案。這種方式可以解決簡化管理界面和數據孤島的問題，但是需要購買昂貴的虛擬存儲設備，前期投人很大。
3.2 存儲網絡整合
如何更好地利用現有設備、在較少投資的情況下對原有環境進行整合是眾多企業關心的核心問題。虛擬化主要是簡化管理，采用統一的界面對所有設備進行管理，而底層設備間的互聯、互通還需要通過光纖交換機實現。如果從網絡層面入手，將多個孤立的FCSAN級聯起來，構成一個大的云狀存儲環境，各種存儲資源都存在于這個云內部，用戶訪問只需要一根線纜接人存儲云，就可以實現對所需存儲資源的訪問。同時將各個SAN的管理網絡統一在一個網絡域內，通過單一網絡界面對所有SAN進行管理。
4 存儲整合技術
4.1 光交換機級聯
要想打破原有的多個SAN之間孤立的局面，就需要將各個SAN連接起來。而連接各個孤立的SAN環境就要利用光交換機的級聯功能，將多個光交換機連接起來。
利用光交換機級聯技術，通過光纖鏈路將多臺光交換機構成一個邏輯上統一的存儲網絡環境，企業內部所有可用的存儲設備全部納入這個網絡環境中統一部署，通過相應的權限設置實現設備間的資源共享。
4.2 Port Trunk
Trunk是一種封裝技術，它是一條點到點的鏈路。Trunk功能允許交換機與交換機之間通過兩個或多個端口并行傳輸，以提供更高帶寬、更大的吞吐量，大幅度提供整個網絡的數據傳輸能力。
Trunk是一種在交換機和網絡設備之間比較經濟的增加帶寬的方法，交換機級聯時可以使用這種方法來解決級聯鏈路帶寬瓶頸問題。
4.3 MultiPath I/O（MPIO）
MPIO是指通過一條及以上的物理鏈路來訪問網絡存儲設備，并且可以使用容錯、流量負載平衡以及細粒度的I/O調度策略等方式，為網絡存儲應用提供更高的可用性和性能優勢。
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大多數廠商都提供了MPIO功能。但其實現技術方向多種。其功能的側重點也不同，有的只能解決容錯問題，有的既能解決容錯問題，也能夠提高性能。
在云存儲整合過程中，要利用MPIO技術提供的冗余鏈路功能，某一時刻只在一條路徑上進行升級和切換工作，待兩條路徑全部正常后，再切換到另外一條路徑進行操作，實現整合過程的零宕機，避免整臺對現有生產系統造成影響。
5 存儲整臺
5.1 準備工作
搜集現用交換機的型號，版本和授權信息，判斷其是否支持升級、級聯以及Port Trunking操作。搜集并分析現有交換機中Zoning的信息，對不同交換機中重名的紀錄進行標注，避免級聯時出現錯誤。觀察陣列控制器的I/O分布，掌握每個控制器的負載情況，在升級時首先選擇負載較小的控制器所連接的交換機。統計各交換機端口的使用率，根據實際情況，采購新交換機來擴充端口數量。
5.2 整合規劃
首先要對現有的存儲交換機進行梳理，保留性能較高的、可以進行級聯的交換機。并且根據需要采購少量新交換機以擴充新的云存儲環境的端口數量。然后將新交換機與可以利用的舊交換機進行級聯，將原有多個SAN網絡構建成一個大的云存儲網絡（見圖2）。最后利用存儲的多路冗余功能，將原有的各SAN中的存儲設備平滑的遷移到新的云存儲環境中。
5.3 交換機升級
為了確保交換機能夠順利級聯，需要檢查級聯的兼容性列表，必要時將舊的交換機Fos版本進行升級，使其與新舊交換機的Fos版本兼容。
在需要升級的交換機中。察看它們所連接存儲的活動狀態，選擇I/O活動較少的交換機進行升級。部分陣列控制器能夠手工的將主機在兩個控制器間遷移，這種情況下可以將全部負載手動遷移到一個交換機上，對另外一個閑置的交換機進行升級。待一臺交換機升級完成后，將活動路徑遷移到升級后的交換機上，對未升級的交換機進行升級，整個升級過程始終保持一臺交換機在正常工作狀態。
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5.4 光存儲交換機級聯
光存儲交換機級聯是整個過程中的關鍵，需要對交換機中的參數配置進行詳細的梳理，避免重名。兩臺在線的交換機級聯時，必須保證參數不能發生沖突，否則可能會導致交換機宕機。新舊交換機級聯時，由于新交換機內部沒有Zoning配置信息，新交換機只要配置參數同舊交換機沒有沖突即可。而兩臺舊交換機級聯時，需要同時考慮兩臺設備上原有參數，在保證現有功能的前提下，相應修改一臺設備上的參數來規避沖突。
如果是同型號的交換機級聯，首先要改DomainID，其次需要檢查Zoning是不是有沖突。如果是不同型號的交換機，還需要修改CorePID。
5.5 存儲和主機在線遷移
5.5.1 數據孤島的融合
兩臺舊交換機間級聯時，當完成一路級聯工作后，只需要手動或者自動地將主機和存儲的通訊鏈路遷移到該路徑，然后觀察鏈路是否工作正常，如一切正常即可開展另一路的級聯操作。級聯完成后，無需調整光纖線纜的位置。
5.5.2 數據孤島的在線遷移
當所有的級聯工作完成，新的云存儲網絡已經建立后，需要將不具備級聯功能的光交換機上連接的主機和存儲遷移到新環境中。首先選擇負載較輕的一路，將該交換機上的光纖全部遷移到新的網絡架構中，然后測試應用，一切正常后，進行另外一路的線路遷移工作。
6 整合技術分析
6.1 交換機連接性能瓶頸
多臺交換機問的互連，可以實現光交換網絡的統一部署和端口擴展，但是在某些情況下，級聯通道可能會形成系統的性能瓶頸。
光交換機之間的連接有堆疊和級聯兩種方式。
堆疊是用專用的端口把變換機連接起來，當作一個交換機使用。堆疊實際上是把每臺交換機的母板總線連接在一起，不同交換機任意二端口之問的延時是相等的，而級聯就會產生比較大的延時。堆疊是把所有堆疊交換機的背板帶寬共事，因此它是提高交換機速度和端口的很好辦法。
級聯是在兩臺存儲光纖交換機中的任意一對端口上，以Eport方式通過光纖連接，實現互聯，它們的級聯帶寬就是端口的額定帶寬（2Gb、4Gb或者8Gb）。這樣兩臺交換機之間的所有通訊，都不能超過這個額定帶寬。如果交換機之間的數據交互量太大就會出現通信阻塞。為了解決這個問題，可以通過Port Trunking技術，使用多根光纖在兩個交換機之間進行級聯，這樣可成倍地增加級聯帶寬。級聯可以實現遠距離連接，從幾十米到幾十公里。而堆疊線纜最長也只有幾米。堆疊和級聯各有優點，在實際的方案設計中經常同時出現，可靈活應用。
目前能夠提供堆疊的光交換機種類較少，主要還是采用級聯的方式進行端口擴充，必要時采用Port Trunking技術來適當擴充帶寬。但是為了避免性能瓶頸對應用產生影響，還需要對設備的連接方式進行合理的規劃。
6.2 級聯后的部署方式
考慮到級聯后，交換機間的級聯帶寬會成為系統的瓶頸。我們需要從設備部署的角度去均衡數據交互的通道。首先按照使用頻度，將對某一存儲訪問密集的相關主機和存儲劃分為一組，然后將每一組分配到一個獨立的交換機上，如果組間有大量的數據通信需要，則最好將相關組部署在同一個交換機，避免大數據量通信占用級聯通道。
6.3 跨安全域與整合的問題
企業內部的多個SAN可能是服務于不同安全域的應用系統，整合存儲涉及到安全性的問題。但是云存儲整合通過3層安全機制來保證數據安全，首先數據通過光交換網絡傳輸，在傳輸介質上避免了同以太網絡的數據通信。其次在光存儲交換機上通過Zoning方式進行端口隔離，只允許經過授權的端口間進行數據通信。最后通過存儲控制器上對主機HBA卡的WWN號和LUN的映射，來確定最終用戶能夠使用的資源，存儲資源是以數據塊的方式分配給終端用戶。因此基本不存在存儲級別的信息泄露問題。用戶可以以原有的方式使用SAN，不需要做任何的改動。
存儲交換機級聯后，需要將各交換機的管理網絡進行統一，在一個網絡域內，由一組管理員來進行統一管理。必要時可以啟動光交換機的FCS功能來指定只有在特定的交換機上才能夠對所有級聯的交換機進行配置更改。
6.4 實現存儲分層服務
由于企業的資源是有限的，因此不能對所有的數據都提供相同的待遇。雖然通過云存儲整合，將不同的存儲設備集中在一起，但是由于不同的存儲設備其內在的性能也不同，數據訪問的效率、數據可用性、數據響應時間、數據安全計保護服務等方面都存在較大的差異。這樣就需要先規劃存儲的層次以及數據服務的級別，根據數據的重要性不同，為數據設置不同的存儲層次以及相應的服務級別。
云存儲整合后，可以將原有過保的和性能較低的存儲設備降級使用，按照性能和可靠性的高低將存儲分層使用，對性能要求高的應用分配高端存儲設備，對性能要求較低的分配底端存儲設備，測試系統分配可靠性相對較低的設備，使所有的設備都能夠物盡其用。通過存儲整合，方便了存儲備份的管理操作，使LAN-free和Server-less的備份部署方式更加方便靈活，提高了備份的效率。
結束語
在實驗環境中，3個SAN整合成一個新的SAN，原有的3臺性能各異的存儲設備以及數十臺主機全部平滑遷移到新的SAN中，整個遷移過程所有應用系統運行正常，未出現存儲連接異常的情況。
通過云存儲整合，企業內部所有的SAN存儲資源形成一個整體，并且體現出分層的存儲結構。用戶通過單一的連接，就可以使用到不同性能的存儲資源。消除了數據孤島，提高了設備的使用效率。
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