Ảo hóa lưu trữ thường được định nghĩa là “sự trừu tượng hóa trong suốt của lưu trữ ở mức block”. Ảo hóa phân biệt việc truy cập dữ liệu logic của người dùng với dữ liệu vật lý, quá trình chuyển đổi giữa hai loại trên được thực hiện với ánh xạ mức block.
Hình 2-9: Ảo hóa lưu trữ
Trong quá trình ảo hóa, dung lượng vật lý được góp lại thành các vùng chung gọi là pool, các ổ đĩa ảo được tạo từ các pool này và khi cần thiết sẽ được gán cho máy chủ như các ổ logic (disk hoặc LUN).
Nhìn từ ứng dụng, không có gì thay đổi so với môi trường lưu trữ truyền thống. Một ứng dụng truy cập ổ đĩa như nó vẫn thường làm, không quan trọng đó là ổ đĩa vật lý hay một LUN tạo trên RAID trên thiết bị lưu trữ. Ứng dụng không quan tâm đến chi tiết của ổ đĩa. Nó chỉ cần đảm bảo có một chỗ trống để lưu dữ liệu và truy cập khi cần thiết.
2.2.1.1. Các mức ảo hóa
Tuỳ theo môi trường lưu trữ có thể tận dụng được ưu điểm từ việc ảo hoá theo mức máy chủ, mức thiết bị lưu trữ hay mức mạng. Trong thực tế, các mức ảo hoá trên có thể được sử dụng cùng nhau hoặc được sử dụng độc lập để tăng tối đa lợi ích cho người sử dụng.
Ảo hóa mức máy chủ
Ở mức máy chủ, công nghệ ảo hoá nằm trên các máy chủ riêng biệt hoặc trên cluster. Trong mô hình này, còn gọi là mô hình một-nhiều, một máy chủ/cluster thực hiện vào/ra liên tục tới một pool lưu trữ kết hợp từ nhiều tủ đĩa khác nhau. Những môi
trường lưu trữ nhỏ có thể tận dụng dung lượng từ việc hợp nhất các thiết bị lưu trữ hiện tại.
Ảo hóa mức mạng
Ảo hoá mức mạng là điều kiện chính cho các công cụ lưu trữ, là một pool bao gồm nhiều khối lưu trữ có thể dễ dàng quản lý và cung cấp. Ảo hoá mức mạng hoạt động theo mô hình nhiều-nhiều, cho phép các máy chủ đa hệ điều hành thực hiện vào/ra liên tục tới một pool lưu trữ bao gồm nhiều tủ đĩa khác nhau.
Ảo hóa mức thiết bị lƣu trữ
Ở mức hệ thống lưu trữ, quá trình ảo hoá được thực hiện trên bộ điều khiển của thiết bị lưu trữ, độc lập với máy chủ. Những bộ điều khiển thiết bị lưu trữ này cung cấp khả năng tạo ổ đĩa ảo, snapshot và clone thông qua phần mềm quản lý. Ảo hoá trên bộ điều khiển hệ thống lưu trữ riêng biệt là bước tiến tiếp theo của công nghệ RAID cổ điển.
Ảo hoá ở mức thiết bị lưu trữ là sự phân tách dung lượng từ phạm vi giới hạn của đĩa cứng vật lý bên dưới để tạo ra những pool lưu trữ lớn phục vụ cho các máy chủ đa hệ điều hành. Những pool có dung lượng ảo này có thể được cấu hình thành các ổ đĩa ảo và gán cho một hay tất cả các máy chủ kết nối tới chúng. Việc thực hiện ảo hoá như vậy cho phép sử dụng hiệu quả hơn dung lượng lưu trữ, quản lý đơn giản và giảm giá thành sản phẩm.
2.2.1.2. Nâng cao hiệu năng
Hiệu năng là một trong những lợi ích lớn nhất có được từ việc ảo hoá mức thiết bị lưu trữ. Ảo hoá cho phép dữ liệu dàn trải trên nhiều trục quay ổ đĩa, do đó làm tăng đáng kể hiệu năng. Các ổ đĩa không cần phải sắp xếp trong các tập hợp RAID truyền thống. Thay vào đó, một ổ đĩa “ảo” được định nghĩa, lấy dung lượng từ pool lưu trữ. Ngoài ra, tất cả các ổ đĩa ảo trong một pool sẽ dàn trải dung lượng trên toàn bộ các ổ đĩa vật lý trong pool đó.
2.2.1.3. Quản lý lƣu trữ
Quản lý lưu trữ đơn giản hơn là một ưu điểm lớn khác từ việc ảo hoá ở mức thiết bị lưu trữ. Nó cho phép người quản trị nắm được sự phân bố của lưu trữ chứ không chỉ là cơ chế quản lý lưu trữ.
Ảo hoá giúp người dùng tạo nên một mô hình quản lý đơn nhất cho thiết bị lưu trữ của họ, không cần biết đến loại RAID, do đó giảm thiểu các thao tác di chuyển dữ liệu thủ công. Điều này làm giảm sự phức tạp khi thực thi lưu trữ, cho phép người quản trị quản lý các tài nguyên lưu trữ như một pool hợp nhất, và chuyển việc quản lý dung lượng từ mức đơn vị riêng lẻ sang mức pool. Tất cả các tính năng này thực sự giúp đơn giản việc quản lý lưu trữ và giảm thiểu yêu cầu đào tạo.
Mở rộng động dung lƣợng
Khả năng mở rộng động dung lượng ổ đĩa ảo mà không dừng ứng dụng làm tăng đáng kể hiệu năng ở mức hệ thống. Ảo hoá cho phép người quản trị giám sát việc sử dụng dung lượng của một pool lưu trữ, và cấp phát động thêm dung lượng khi cần thiết.
2.2.1.4. Nhân bản dữ liệu
Có 3 loại công cụ nhân bản dữ liệu:
Snapshot truyền thống:
Với snapshot truyền thống, một dung lượng bằng với ổ đĩa ban đầu được dự trữ dùng cho snapshot. Dữ liệu không được ghi vào vùng dự trữ đó nếu không cần thiết. Khi dữ liệu trên ổ đĩa ban đầu thay đổi, dữ liệu trên ổ đĩa snapshot sẽ được cập nhật giống dữ liệu gốc. Thậm chí khi ổ đĩa snapshot không sử dụng toàn bộ dung lượng dự trữ, nó vẫn phải dành ra để dự trữ.
Snapshot ảo (Vsnap)
Trong một Vsnap, hệ thống lưu trữ không dự trữ trước dung lượng cho ổ đĩa snapshot. Dung lượng cho ổ đĩa vsnap chỉ được dùng khi dữ liệu trên ổ đĩa ảo ban đầu thay đổi. Ổ đĩa Vsnap là một ổ đĩa ảo mới, đầu tiên dùng chung bảng con trỏ của ổ đĩa ảo ban đầu, khi ổ đĩa ảo ban đầu được ghi dữ liệu, dung lượng trống được dùng với lượng cần thiết để lưu nội dung ban đầu của Vsnap. Vsnap đặc biệt hữu ích khi ổ đĩa ảo ít thay đổi, hoặc trong trường hợp Vsnap chỉ tồn tại trong thời gian ngắn trước khi sao lưu.
Hình 2-10 : Snapshot truyền thống và Vsnap
Tại sao Vsnap tốt hơn
Nhiều người tạo snapshot theo định kỳ nhằm thực hiện sao lưu dữ liệu tạm thời. Với các thiết bị lưu trữ truyền thống, một snapshot yêu cầu nhân đôi dung lượng dự trữ cho ổ đĩa sao lưu cho dù dung lượng có thực sự cần hay không. Kết quả là người dùng có thể mất trên một nửa dung lượng vì nó bị dành cho các ổ đĩa snapshot. Điều này là không hiệu quả và tốn kém – khách hàng phải trả tiền cho phần lưu trữ mà họ không bao giờ sử dụng.
Với tính năng ảo hoá, các doanh nghiệp có thể tạo Vsnap mà không cần dự trữ gấp đôi dung lượng trong ổ đĩa sao lưu. Dung lượng được dùng bởi ổ đĩa sao lưu sẽ chỉ tăng khi dữ liệu trong ổ đĩa ban đầu thay đổi theo thời gian. Nếu snapshot thay đổi nhiều mà muốn giữ trong thời gian dài, có thể chọn phương án dùng snapshot truyền thống hoặc snapclone.
Snapclone
Snapclone là một dạng nâng cao của phương thức nhân bản dữ liệu, tương tự như nhân bản truyền thống vì nó tạo bản sao của ổ đĩa được nhân bản. Một bản sao của ổ đĩa ảo ban đầu được tạo ra với tốc độ truyền dữ liệu tối đa cho phép, kết quả được hai bản sao dữ liệu độc lập giống hệt nhau trong thời gian ngắn nhất có thể.
Điểm khác nhau quan trọng giữa Snapclone và nhân bản truyền thống là, với nhân bản truyền thống thì bản nhân bản sẽ không dùng được cho đến khi quá trình copy được hoàn thành, còn với Snapclone, dữ liệu snapclone có thể được truy cập ảo ngay tức thời.
Khi Snapclone được tạo, ổ đĩa ảo sẽ được truy cập và những thay đổi của dữ liệu từ khi tạo Snapclone sẽ được ghi nhận. Dữ liệu tiếp tục được copy từ ổ đĩa ban đầu sang ổ đĩa snapclone, quá trình thực hiện ở bên trong hệ thống lưu trữ, giảm tối đa ảnh hưởng đến hệ thống. Các ứng dụng truy cập Snapclone có thể đọc và ghi vào bản nhân bản. Nếu dữ liệu được đọc không có trên Snapclone, nó sẽ được đọc từ ổ đĩa ban đầu.