Welche drei Implementierungsmethoden gibt es für die Speichervirtualisierung?

Die drei Implementierungsmethoden der Speichervirtualisierung sind: 1. Hostbasierter virtueller Speicher, basierend auf Agenten oder Verwaltungssoftware; 2. Speichergerätebasierte Virtualisierung, basierend auf Speichermodulen, die entsprechende Funktionen bereitstellen; kann in vernetzte gerätebasierte Virtualisierung und routerbasierte Virtualisierung unterteilt werden.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Das beliebteste Verständnis von Speichervirtualisierung ist die abstrakte Darstellung von Speicherhardwareressourcen. Je nach Virtualisierungsobjekt gibt es drei Hauptmethoden zur Implementierung von virtualisiertem Speicher.

Hostbasierter virtueller Speicher

Hostbasierter virtueller Speicher basiert auf Agenten oder Verwaltungssoftware, die auf einem oder mehreren Hosts installiert werden, um die Steuerung und Verwaltung der Speichervirtualisierung zu realisieren. Da die Steuerungssoftware auf dem Host läuft, nimmt dies Verarbeitungszeit des Hosts in Anspruch. Daher weist diese Methode eine schlechte Skalierbarkeit auf und ihre tatsächliche Leistung ist nicht sehr gut. Der hostbasierte Ansatz kann auch die Systemstabilität und -sicherheit beeinträchtigen, indem er möglicherweise unbeabsichtigten unbefugten Zugriff auf geschützte Daten ermöglicht.

Diese Methode erfordert die Installation einer entsprechenden Steuerungssoftware auf dem Host, sodass der Ausfall eines Hosts die Integrität der Daten im gesamten SAN-System beeinträchtigen kann. Softwaregesteuerte Speichervirtualisierung kann aufgrund der Unterschiede in der Software und Hardware verschiedener Speicheranbieter auch zu unnötigem Interoperabilitätsaufwand führen, sodass diese Methode auch weniger flexibel ist. Da jedoch keine zusätzliche Hardware erforderlich ist, ist der hostbasierte Virtualisierungsansatz am einfachsten zu implementieren und weist die niedrigsten Gerätekosten auf. Lieferanten, die diese Methode verwenden, werden in der Regel zu Softwareanbietern im Bereich Speicherverwaltung und verfügen derzeit über ausgereifte Softwareprodukte. Diese Software bietet benutzerfreundliche grafische Oberflächen, lässt sich problemlos für die SAN-Verwaltung und -Virtualisierung verwenden und verfügt über gute Lastausgleichsmechanismen in Hosts und kleinen SAN-Strukturen. In diesem Sinne ist die hostbasierte Speichervirtualisierung eine kostengünstige Methode.

Speichergerätebasierte Virtualisierung

Speichergerätebasierte Speichervirtualisierungsmethoden basieren auf Speichermodulen, die entsprechende Funktionen bereitstellen. Ohne Virtualisierungssoftware von Drittanbietern stellt die speicherbasierte Virtualisierung häufig eine unvollständige Speichervirtualisierungslösung dar. Bei SAN-Speichersystemen mit Speichergeräten verschiedener Hersteller funktioniert diese Methode nicht sehr gut. Funktionsmodule, die auf Speicheranbietern basieren, schließen die Verwendung von JBODS (Just a Bunch of Disks, einfache Festplattengruppen) und einfachen Speichergeräten im System aus, da diese Geräte keine Speichervirtualisierungsfunktionen bereitstellen.

Natürlich bedeutet die Verwendung dieses Ansatzes, dass man sich letztendlich an einen einzigen Speicheranbieter bindet. Ein speicherbasierter Virtualisierungsansatz hat auch einige Vorteile: Er ist einfacher in einem Speichersystem zu implementieren, einfacher mit der Ausrüstung eines bestimmten Speicheranbieters zu koordinieren, daher einfacher zu verwalten und für Benutzer oder Administratoren transparent. Wir müssen jedoch beachten, dass der Mangel an ausreichender Softwareunterstützung die Anpassung und Überwachung der Lösung erschwert.

Netzwerkbasierter virtueller Speicher

1) Virtualisierung basierend auf miteinander verbundenen Geräten

Wenn die auf miteinander verbundenen Geräten basierende Methode symmetrisch ist, dann werden die Steuerinformationen und Daten auf demselben Kanal übertragen; wenn sie asymmetrisch ist, sind es die Steuerinformationen und Daten folgen unterschiedlichen Wegen. Auf symmetrische Weise können miteinander verbundene Geräte zu einem Engpass werden, aber mehrere Geräteverwaltungs- und Lastausgleichsmechanismen können Engpasskonflikte lindern. Gleichzeitig ist es in einer Verwaltungsumgebung mit mehreren Geräten einfacher, den Server beim Ausfall eines Geräts bei der Übernahme des Fehlers zu unterstützen. Dadurch entstehen jedoch mehrere SAN-Inseln, da ein Gerät nur das Speichersystem steuert, mit dem es verbunden ist. Asymmetrischer virtueller Speicher ist skalierbarer als symmetrischer, da die Pfade für Daten und Steuerinformationen getrennt sind.

Virtualisierungsmethoden auf der Basis verbundener Geräte können auf dedizierten Servern unter Verwendung von Standardbetriebssystemen wie Windows, SunSolaris, Linux oder vom Hersteller bereitgestellten Betriebssystemen ausgeführt werden. Dieser Ansatz läuft auf einem Standardbetriebssystem und bietet viele Vorteile eines hostbasierten Ansatzes – Benutzerfreundlichkeit und kostengünstige Ausrüstung. Viele Anbieter gerätebasierter Virtualisierung stellen außerdem zusätzliche Funktionsmodule bereit, um die Gesamtleistung des Systems zu verbessern. Sie können eine bessere Leistung und umfassendere Funktionen als Standardbetriebssysteme erzielen, erfordern jedoch höhere Hardwarekosten. Allerdings weist der gerätebasierte Ansatz auch einige Nachteile des hostbasierten Virtualisierungsansatzes auf, da er immer noch eine Agentensoftware oder einen hostbasierten Adapter erfordert, der auf dem Host ausgeführt wird, und jeder Hostausfall oder jede ungeeignete Hostkonfiguration zu einem Zugriff führen kann auf ungeschützte Daten. Gleichzeitig bleibt die Interoperabilität zwischen heterogenen Betriebssystemen ein Problem.

2) Routerbasierte Virtualisierung

Der Router-basierte Ansatz implementiert die Speichervirtualisierungsfunktion auf der Router-Firmware. Anbieter bieten häufig auch Zusatzsoftware an, die auf dem Host ausgeführt wird, um die Speicherverwaltungsfunktionen weiter zu verbessern. Bei dieser Methode wird ein Router im Datenkanal von jedem Host zum Speichernetzwerk platziert, um alle Befehle vom Host an das Speichersystem im Netzwerk abzufangen. Da der Router potenziell jeden Host bedient, sind die meisten Steuermodule in der Firmware des Routers vorhanden, was zu einer besseren Leistung und besseren Ergebnissen führt als hostbasierte und die meisten auf vernetzten Geräten basierenden Ansätze. Da dieser Ansatz nicht darauf angewiesen ist, dass auf jedem Host ein Proxyserver ausgeführt wird, bietet er eine bessere Sicherheit als hostbasierte oder gerätebasierte Ansätze.

Wenn der Router, der den Host mit dem Speichernetzwerk verbindet, ausfällt, sind die Daten auf dem Host möglicherweise immer noch nicht zugänglich. Allerdings sind nur Hosts betroffen, die mit dem ausgefallenen Router verbunden sind; andere Hosts können weiterhin über andere Router auf das Speichersystem zugreifen. Router-Redundanz kann dynamisches Multipathing unterstützen, was auch eine Lösung für das oben genannte Fehlerproblem bietet. Da Router oft als Brücken für die Protokollkonvertierung dienen, kann ein routerbasierter Ansatz auch Interoperabilität zwischen heterogenen Betriebssystemen und Speicherumgebungen mehrerer Anbieter bieten.

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