仮想化により、データセンターのストレージシステムの運用と保守の複雑さが軽減されます。

さまざまな情報システムの増大する IT リソースの需要に対応し、アーキテクチャと管理の複雑さを軽減し、IT リソースの迅速な提供と柔軟な割り当てを実現するために、仮想化技術に基づくクラウド データ センターの構築は、大学の情報技術部門の最優先事項となっています。しかし、ほとんどの大学のデータセンターの構築方法から判断すると、コンピューティング、ネットワーク、ストレージの 3 つの主要システムにおける仮想化テクノロジの適用はバランスが取れていません。特に、ストレージ仮想化は十分な注目を集めておらず、大学のデータセンターの構築における欠点となっています。

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1. データセンターのストレージシステムが直面する問題

大学における出願システムの種類は複雑かつ多岐にわたります。建設および運用プロセス中、ストレージ容量の需要はスパイラル上昇傾向を示すことがよくあります。データセンターを構築する場合、ストレージ容量の需要を正確に予測できないこと、プロジェクト予算や建設サイクルの制約などにより、ストレージ拡張が標準になることがよくあります。容量拡張プロセスでは、技術開発や調達の制約などさまざまな理由により、元の機器で容量を拡張する計画や同じ機器を購入する計画を断念し、新しい異機種ストレージデバイスを購入しなければならないことがよくあります。ストレージシステムの規模が拡大し続けると、次のような問題が顕著になります。

1. 管理の複雑さが劇的に増大

異なるメーカーのストレージ デバイスの基礎となるアーキテクチャ、管理インターフェイス、ソフトウェア機能はまったく異なるため、異機種混在のストレージ環境では構成と管理の複雑さが間違いなく大幅に増大します。異なるデバイス間でのデータのコピーや移行などの操作には、高いコストがかかります。

2. ストレージリソースの使用率を効果的に改善できない

異機種混在のストレージ環境では、各ストレージ デバイスが容量の障壁を形成することが多く、統一されたリソース スケジューリングを実現してリソース使用率を効果的に向上させることが不可能になります。

3. ストレージシステムの高可用性を実現するのが難しい

異機種混在ストレージ環境では、デバイスの追加、アーキテクチャの調整、データの移行には、ストレージ デバイスでのオフライン操作が必要になることが多く、ストレージ システムの可用性が確実に低下します。しかし、異機種ストレージ間の技術的な障壁により、ストレージミラーリングなどの高可用性を実現するための技術的手段をうまく実装することができません。

2. ストレージ仮想化技術とその実装

SNIA (Storage Networking Industry Association) の定義によると、ストレージ仮想化とは、「ストレージ システム/サブシステムの内部機能をアプリケーション、サーバー、ネットワーク リソースから抽象化、非表示、または分離して、アプリケーションやネットワークから独立したストレージとデータの管理を実現すること」を指します。簡単に言えば、ストレージ仮想化テクノロジーは、特定の物理デバイスの物理的特性をシールドすることでさまざまなストレージデバイスリソースを統合し、上位サーバーに均一に構成および管理できる論理ストレージリソースプールを提供することで、異機種ストレージアーキテクチャによってもたらされるさまざまな問題を効果的に解決します。

ストレージ仮想化テクノロジーを実装する方法や手法は数多くあります。一般的に、仮想化は、I/O パス内の実装場所の違いに応じて、ホストベースの仮想化、ストレージ デバイスベースの仮想化、ストレージ ネットワークベースの仮想化に分けられます。

1. ホストベースの仮想化

ホストベースの仮想ストレージは、ストレージ仮想化を制御および管理するために、1 つ以上のホストにインストールされたエージェントまたは管理ソフトウェアに依存します。制御ソフトウェアはホスト上で実行されるため、ホストのリソースを占有し、異なるオペレーティング システム間で互換性の問題が発生します。したがって、この方法はスケーラビリティが低く、実際のパフォーマンスはあまり良くありません。

ホストベースのアプローチでは、保護されたデータへの不正アクセスを許可する可能性があるため、システムの安定性とセキュリティにも影響を与える可能性があります。このアプローチでは、ホストに適切な制御ソフトウェアをインストールする必要があるため、1 つのホストに障害が発生すると、SAN システム全体のデータの整合性に影響する可能性があります。ソフトウェア制御のストレージ仮想化では、異なるストレージ ベンダー間のソフトウェアとハ​​ードウェアの違いにより、不要な相互運用性のオーバーヘッドが発生する可能性もあるため、この方法は柔軟性が低くなります。ただし、ホストベースの仮想化は実装が最も簡単で、追加のハードウェアを必要としないため、機器コストが最も低くなります。

2. ストレージデバイスに基づく仮想化

ストレージ デバイス ベースの仮想化は、ストレージ デバイスのコントローラー ソフトウェア機能モジュールに依存します。この仮想化技術は通常、同じメーカーシリーズのデバイスの仮想化の問題しか解決できず、複数のメーカーのデバイスを含む複雑なストレージ システムの仮想化をサポートすることはできません。ストレージ ベンダーの仮想化機能モジュールに依存すると、単純なハード ディスク グループや単純なストレージ デバイスはストレージ仮想化機能を提供しないため、システム内で使用できなくなります。このストレージ仮想化テクノロジを使用すると、ストレージ システムの構築中にブランドの独自性の問題も発生します。もちろん、すでに同じメーカーの異なるシリーズのストレージ デバイスを導入しているデータ センターの場合、このソリューションにより、ストレージ リソースの仮想化と統合管理を簡単に実現できます。

3. ストレージネットワークに基づく仮想化

ストレージ ネットワーク ベースの仮想化とは、ストレージ システムの SAN ネットワーク デバイス上にストレージ仮想化機能を実装することを指します。データパスと制御パスの結合に応じて、対称仮想化と非対称仮想化に分けられます。対称仮想化とは、データ パスと制御パスが重複し、データの読み取りおよび書き込み処理中にホストからストレージ デバイスへのパス上で仮想ストレージが実現されることを意味します。具体的な実装では、ホストとストレージデバイス間のデータチャネルに仮想化機能を実現するデバイスがインストールされ、すべての制御とデータアクセスはデバイスを経由する必要があります。この実装では、既存の SAN アーキテクチャを変更する必要はなく、ホスト リソースを占有することもありません。

非対称仮想化とは、データ パスと制御パスが重複せず、ホストからストレージ デバイスへのパスの外部に仮想ストレージが実装されることを意味します。非対称ストレージ仮想化デバイスは、ホストとストレージ間のデータ チャネルの外側に配置され、他のネットワーク接続を介してホスト システムと通信します。そのため、ホストに特別なクライアント ソフトウェアをインストールする必要があります。直面する問題は、ホストベースのストレージ仮想化の問題と同様です。

3. ストレージ仮想化テクノロジーの利点

アプリケーションの実践の観点から見ると、ストレージ仮想化の実装は、データセンターの構築、運用、保守に次のような利点をもたらします。

1. ストレージシステムの構築と管理の複雑さを軽減

ストレージ仮想化技術の使用により、データセンターの運用・保守担当者は通常、日常の管理・保守において単一のストレージデバイスを操作する必要がありません。代わりに、ストレージ仮想化コントローラによって提供される統合インターフェイスを通じてストレージ リソースを管理します。ストレージシステムの拡張時には、需要、コスト、プロジェクト予算などの要素に基づいて、古い機器の再利用、既存機器の容量拡張、異機種ストレージの購入などのソリューションを柔軟に検討できるため、中断のない業務運営を実現できます。

2. ストレージリソースの有効活用

従来のストレージ構成方法と比較して、仮想ストレージに基づく自動シンプロビジョニング技術は、ストレージリソースの有効利用を実現し、過剰割り当てによる物理ストレージスペースのアイドル状態を効果的に回避できます。同時に、ストレージ仮想化技術は、ストレージ リソース プールを構築することで単一デバイスの容量の壁を打ち破り、デバイス容量の統合を実現します。

3. ストレージシステムの高可用性を簡単に実現できる

ストレージ仮想化コントローラは、ホストに対して透過的に、異なるストレージ デバイス上でストレージ同期ミラーリングとアクティブ/アクティブを簡単に定義および実装できます。故障やメンテナンスなどにより単一のストレージデバイスを停止する必要が生じても、関連業務の運用に影響はありません。

4. ストレージリソースのサービス品質管理を実現

ストレージ仮想化テクノロジーは、ストレージ システム内の異種ストレージの差別化された管理を実現します。異なるサービス レベルのストレージ リソース プールを構成することにより、異なるパフォーマンスのストレージ デバイスを分類、管理し、対応する要件を持つアプリケーション システムに割り当てることができます。たとえば、ハイエンドのストレージ リソースを重要なアプリケーションに割り当て、ローエンドのストレージ リソースを重要でないアプリケーションに割り当てることができます。

要約する

大学は、データセンターの計画と構築の過程でストレージ仮想化技術に十分な注意を払って研究し、自らのニーズと特性に応じて柔軟に活用して、データセンターのストレージサービスの品質を向上させる必要があります。