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虛

擬

化

趨

勢

技

術

資料中心與儲存

資訊安全與防護

新世代網路應用

高效能協作溝通

DC & Storage

就在 2014年隨著一波「軟體定義一切」的浪潮聲中，各種新資訊技術隨之蓬勃發展，無論是在資訊架構上的演進，又或是設備功能的改變，軟體定義的資料中心 (Software-defined datacenter)以及軟體定義的網路 (Software-defined network)在 2014年成為業界的熱門話題，而就在 2014下半年開始，各個虛擬化廠商以及主要的儲存大廠，都在熱烈談論剩下的一個領域－軟體定義的儲

存 (Software-defined storage)。

儲存設備廠商之軟體定義的

儲存 (SDS)方案分析比較

一、 軟體定義的儲存

軟體定義的儲存 (Software-defined storage)通常有

幾種特徵：

• 在底層的實體儲存媒體上建構一個抽象的邏輯儲

存層。

• 提供以虛擬儲存池概念存在的動態儲存空間。

• 虛擬儲存池能夠跨越實體設備及平台提供資料存

取服務。

• 資料存放在虛擬儲存池中時可用映射 (Mapping)

或分散儲存的方式存在各個實體磁碟中。

• 管理方式由各實體儲存陣列獨立管理轉移至軟體

層面來統一管理。

• 可利用儲存資源佈署政策建立自動化機制。

• 具備橫向擴充的儲存架構。

目前市面上幾大硬體提供商提出的軟體定義的儲存

方案中，幾種重要方案列舉如下：

1. 單一架構下儲存設備虛擬化

由傳統儲存設備大廠 NetApp所提出，包含了將多

台儲存設備聚集成一個大叢集或者是提供獨立的儲

存整合系統，前者為儲存陣列系統本身具備虛擬儲

存池。

2. 集中式資料控制平台之儲存虛擬化

藉由一個外掛的獨立儲存控制軟體將各種儲存陣列

利用 API方式整合成虛擬儲存池，在一個控制介

面管理不同品牌之設備並提供與原本同樣的底層功

能。

3. 外接式資料融合控制設備之儲存虛擬化

由傳統儲存設備廠商 IBM及 HP所提出，利用自家

開發或併購之虛擬化儲存軟體將各種儲存空間納入

其控制，僅控制提供出來的 LUN或 VOL而不針對

設備底層功能進行控制。

至此可以看出一些端倪，軟體定義的儲存在目前還

沒有一個標準的技術能夠去定義它，而是各家廠商

或服務商根據自身的需求或技術特性打造出來的一

種符合規範的功能性組合，本文章將分析運用各種

不同技術所應用之方式及功能比較。

二、 儲存設備虛擬化

以下列舉幾家主流儲存設備廠商的 SDS儲存方案來

進行比較。

1. NetAPP

儲存設備廠商 NetApp針對 SDS提出了以下的技術

能力：

蕭宇廷

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資 料 中 心 與 儲 存

• 虛擬化儲存服務：依據虛擬化服務類別 (非硬體

定義功能 )提供一套動態功能。

• 範圍廣泛的平台：標準化的儲存服務，將各品牌

之儲存設備統合在NetApp Data ONTAP管理中。

• 應用程式自助服務：會授權應用程式擁有者和研

發團隊，並整合其原生管理介面和可程式化的開

放式 API來使用儲存服務。

(1) 虛擬儲存服務

叢集式 NetApp Data ONTAP 透過儲存虛擬機器

(Storage Virtual Machine，簡稱 SVM)的虛擬儲存

陣列來提供儲存服務的新技術，SVM 是邏輯儲存

控制器，提供主機和終端使用者存取儲存設備，它

會擷取硬體基礎架構的資料存取和服務，所有叢集

式 Data ONTAP 中的資料存取皆透過 SVM 進行處

理同時亦提供不中斷的服務營運及擴充能力，此外

這些功能還提供儲存服務及資源的動態配置，這在

NetApp的 SDS 結構中極為重要。

SVM 和叢集式 Data ONTAP 的運作方式在許多方面

與虛擬機器和 Hypervisor非常相似，這些設備會將

儲存服務獨立於硬體基礎架構上，不需要中斷應用

程式即可移動儲存服務並執行硬體維護。

(2) 廣泛的平台

SDS 的基本要素支援各種的儲存方案包括私有雲和

混和雲的建置，且提供標準化的儲存服務和存取這

些服務的 API，同時提供整合各種儲存設備之能力

如下：

• NetApp FAS 儲存系統。

• 協 力 廠 商 儲 存 陣 列：Data ONTAP 可 透 過

FlexArrey 整合 third-party廠商之儲存陣列。

• Data ONTAP Edge：能將伺服器中的硬碟進行虛

擬化，計劃在今年提供 Data ONTAP Edge的叢

集功能。

• 雲 端 和 雲 端 服 務 供 應 商：NetApp 目 前 與

Amazon 及 Microsoft Azure建立緊密的合作關

係。

圖一 叢集式 Data ONTAP 虛擬化儲存服務

根據服務層級來配置資源

Data ONTAP 儲存虛擬機器

SVM SVMSVM SVM

NetApp NetApp NetApp NetApp

橫向擴充的儲存設備架構

▪ 原則型儲存▪ 儲存虛擬機器▪ SAN 與 NAS▪ 儲存效率▪ 多重租戶

▪ 精細服務品質▪ 效能層級▪ 整合式資料保護▪ 資料移動性

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資料中心與儲存

資訊安全與防護

新世代網路應用

高效能協作溝通

DC & Storage

(3) 應用程式自助服務

儲存服務能夠直接存取應用程式有助於降低其複雜

度且同時提高可用度及業務需求支援速度，單一開

放式的 API可標準化所有執行 Data ONTAP 的不

同平台。每一個功能皆有相對應的 API以利開發人

員利用 API及自動化工具互相配合支援各種佈署方

式且將其與應用程式特性和自動化工作流程進行整

合。

2. EMC

相對於 NetApp提出的一體化 SDS儲存結構，EMC

提出了將控制層於與資料層分離的另一種概念－集

中式儲存管理軟體 ViPR，而 ViPR的基本功能架構

主要是提供一個儲存環境自動作業與管理的環境，

讓不同廠牌或系統的實體儲存設備，轉化為單一可

延伸同時開放的虛擬儲存平台。

ViPR功能組件可分為兩大部分：資料層 (Data

Plane)和控制層 (Control Plane)，利用這兩層元件，

ViPR能基於所設定的政策來執行自動處理，達到簡

化管理儲存陣列的目的。

圖二 NetApp SDS功能結構，支援多品牌儲存及雲端儲存環境

圖三 EMC ViPR功能結構

ApplicationSelf -Service

VirtualizedStorage Services

Multi-VendorHardware

VM VM VM VM VM VM VM

SVM

EMC ViPR PLATFORM

Block Storage File StorageHDFS Object

Storage

Provisioning Self-Service Reporting Automation

CommodityThird-Party

ViPRCONTROLLER

ViPRDATA

SERVICES

SVM SVM SVM

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資 料 中 心 與 儲 存

(1) ViPR資料服務層

主要是透過 ViPR Data Services來執行儲存陣列之

上的進階資料服務，將儲存系統予以抽象化，可結

合不同的資料型態、存取協定、安全性、可用性，

ViPR目前提供 Object、HDFS、Block等三種儲存

類型。

(2) ViPR控制服務層

ViPR Controller用以控制整個虛擬儲存陣列並負責

儲存資源的集中管理、設定等用途。藉由這個虛擬

控制層 ViPR將實體儲存設備的管理虛擬化，用戶

可以將儲存資源池切割成不同的虛擬儲存陣列並透

過政策個別管理它們，ViPR Controller能同時管理

多種儲存陣列，監控其狀態、尋找儲存資源、統計

報表等。

ViPR Controller對於不同儲存陣列支援的方式，分

為原生與外掛兩種，原生方式為直接將各廠商的功

能在其控制面板中呈現，支援許多目前市面上的儲

存陣列，包括 EMC自家的產品、HDS和 NetApp

的產品；外掛方式則利用 OpenStack的 Cinder元

件，來掛載 Dell、HP和 IBM等廠牌的儲存設備。

3. HP

HP StoreVirtual軟體定義儲存產品其實就是 HP以

前的 LeftHand P4000系列，被包裝為虛擬機器成

為虛擬化儲存應用伺服器，提供 StoreVirtual 4000

硬體產品相同的功能，包括橫向擴充、網路 RAID，

以及 Thin Provisioning、快照、遠端複製等。

目前 StoreVirtual這條產品線分為 StoreVirtual 4000

系列與 StoreVirtual VSA軟體兩系列，核心同樣是

LeftHand的 SAN/iQ OS軟體，主要差別在於部署

方式。StoreVirtual 4000將 SAN/iQ儲存軟體安裝於

HP的 BladeSystem刀鋒式伺服器中，或 ProLiant

伺服器上，成為實體的儲存伺服器。StoreVirtual

VSA則是將 SAN/iQ儲存軟體與 Linux-based虛擬

機包在一起，成為可佈署到虛擬環境中的軟體儲存

伺服器，不過 StoreVirtual VSA有最大 10TB的可

用容量限制，主機端介面也只支援 iSCSI。可結合

HP StoreOnce VSA提供備份與還原機制，以滿足

備份與復原之 SLA，重複資料刪除等功能。

4. IBM

IBM的軟體定義儲存最重要的就是彈性擴充儲存軟

體 Elastic Storage現在改名叫 Spectrum Scale，

能做到自動分層儲存，可以判斷將資料存在哪一種

儲存媒介上，透過軟體在硬體層之間管理儲存，

同時提供擴充性，甚至是公有雲、私有雲和混合

雲的雲端儲存系統等，同時提升安全性與管理能

力。Spectrum Scale一般安裝在 x86或者是 IBM

POWER伺服器上，透過彈性擴充的方式，利用儲

存虛擬化將儲存設備全部都虛擬化成一套單一的儲

存資源池，讓多個系統和應用程式共用。

圖四 IBM Spectrum Scale功能結構

Single Name Space

ActiveFile

Mgmt

IBMPublicCloud

AmazonS3

MSAzure

Policies for automated backup and movement among tiers

Synchronizationacross geographies

Highly scalableAutomated tier storage

Seamless tape integration

Universalcloud gateway

POSIX NAS NFS Swift Hadoop

IBMMulti-Cloud

Storage

Elastic Storage

PrivateCloud

Flash FastDisk

SlowDisk

Tape

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趨

勢

技

術

資料中心與儲存

資訊安全與防護

新世代網路應用

高效能協作溝通

DC & Storage

Spectrum Scale 之主要功能：

• 安全強化：提供加密與安全性

• 效能增進：伺服器端 Spectrum Scale Flash 快

取可讓 IO 效能增加到 6 倍

• 可用性提升：資料移轉；AFM、FPO 與備份 /還

原加強功能提高可靠性、可用性

IBM華生電腦的基礎就是建立於 Spectrum Scale，

整合 SVC (SAN Volume Controller)後即可虛擬化

各品牌之儲存設備並提升、新增和提高原有儲存

系統的可用性，也具有壓縮、複製、自動分層及

Thin Provisioning的功能。另外也可整合 IBM Tivoli

Storage Manager或 IBM Linear Tape File System

透過自動化和分層儲存達到資料生命週期管理。

結語

綜觀儲存設備廠商的虛擬儲存策略，NetApp主

要的訴求是用其一貫的硬體設備配合其不斷進化

的 DataONTAP作業系統打造一個符合 SDS概念

的單一儲存平台，具備的優勢是無須改變使用習慣

可直接使用原生的管理介面並提供更大的佈署彈

性及管理能力，透過新的 Cluster DataONTAP及

OnCommand自動化管理工具即可提供符合軟體定

義之儲存所規範的相關能力，對於 SDS有需求之舊

客戶或是入門環境而言，NetApp的方案無疑是較

簡單且容易的切入點。　　

EMC則主要訴求資料層與控制層分離，提供一個

整合的軟體系統來統合管理各種儲存設備，此種方

案的重點在其軟體控制層對各品牌儲存設備功能之

支援度及完整度，另外由於在伺服器軟體層增加新

的一塊管理及邏輯資料層面，對於單純之環境而言

有一定的複雜度，但其優勢是能夠支援 Object、

HDFS、Block等三種不同資料類型，適合其服務需

要提供更廣泛的資料使用途徑，例如需同時提供物

件資料及巨量資料分析之用戶。

IBM與 HP則各自推出特定的 SDS軟體配合其原本

的硬體設備 (如 SVC及 StoreVirtual4000)來管理

並整合不同儲存設備，但就目前釋出的資料看來，

IBM Spectrum Scale能夠整合其原本的 SVC及備

份管理系統，方案較為完整且各種支援度較高，但

同時複雜度也相對提高，客戶若現行已然使用大量

IBM的解決方案：如 SVC或 TSM等，自然可考慮

導入；而 HP之 SDS目前主要是針對虛擬化環境提

供支援又或外掛其實體設備進行整合；各廠商都有

其特別的方法來應對軟體定義儲存的議題，用戶應

根據本身的環境特性及效能需求，又或佈署方式及

複雜度來決定適合的解決方案。

(作者現任職於麟瑞科技)

參考文件：

1. 來自各原廠網站及論壇