Ảo hóa lưu trữ là gì? Cách thức hoạt động của ảo hóa lưu trữ thế nào?

Ảo hóa lưu trữ là gì? Tại sao ảo hóa lưu trữ đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quản lý dữ liệu và nâng cao hiệu suất của hạ tầng công nghệ thông tin. Bằng cách bằng cách ảo hóa các tài nguyên lưu trữ vật lý, ảo hóa lưu trữ cho phép các doanh nghiệp hợp nhất và quản lý dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau thông qua một giao diện duy nhất, giúp tiết kiệm thời gian và giảm thiểu sự phức tạp. 

Nếu bạn đã nghe tới thuật ngữ này nhưng chưa thật sự hiểu sâu về nó. Hãy cùng MIXCLOUD khám phá cách ảo hóa lưu trữ hoạt động, các phương pháp triển khai và lợi ích mà nó mang lại trong bài viết này.

Ảo hóa lưu trữ là gì?

Ảo hóa lưu trữ (Virtual Storage) là công nghệ sử dụng phần mềm để gộp các tài nguyên lưu trữ vật lý từ nhiều thiết bị khác nhau thành một thiết bị lưu trữ ảo duy nhất. Quá trình này tạo ra một lớp ảo hóa giữa phần cứng lưu trữ và các ứng dụng hoặc hệ điều hành đang truy cập, giúp tối ưu hóa việc quản lý, phân bổ và sử dụng dung lượng lưu trữ.

Thông qua ảo hóa lưu trữ, các tài nguyên vật lý như ổ cứng hoặc thiết bị lưu trữ thể rắn (SSD) được tập hợp thành một nhóm chung, cho phép các máy chủ hoặc máy ảo sử dụng mà không cần quan tâm đến vị trí vật lý thực tế. Không chỉ mang lại hiệu suất cao hơn mà còn cải thiện khả năng linh hoạt, tăng cường bảo mật và kéo dài tuổi thọ của hệ thống lưu trữ hiện có, đồng thời hỗ trợ doanh nghiệp đối mặt với nhu cầu lưu trữ dữ liệu ngày càng lớn trong môi trường hiện đại.

Cách hoạt động của Ảo hóa lưu trữ là gì?

Phần mềm ảo hóa lưu trữ chặn các yêu cầu đầu vào/đầu ra (I/O) từ các máy vật lý hoặc máy ảo và gửi các yêu cầu đó đến vị trí vật lý thích hợp của thiết bị lưu trữ (một phần của nhóm lưu trữ tổng thể trong môi trường ảo hóa). Đối với người dùng, các tài nguyên lưu trữ khác nhau tạo nên nhóm vô hình, lưu trữ thông qua ảo hóa xuất hiện như một ổ đĩa vật lý, chia sẻ số đơn vị logic (LUN) cung cấp các lệnh đọc và ghi tiêu chuẩn.

Một dạng cơ bản của ảo hóa lưu trữ được thể hiện bằng một lớp ảo hóa phần mềm giữa phần cứng của tài nguyên lưu trữ và máy chủ – PC, máy chủ hoặc bất kỳ thiết bị nào truy cập vào bộ lưu trữ – cho phép hệ điều hành (HĐH) và ứng dụng truy cập và sử dụng bộ lưu trữ.

Các loại ảo hóa lưu trữ hiện nay 

Có hai phương pháp cơ bản để ảo hóa lưu trữ: Ảo hóa dựa trên tệp (File) và Ảo hóa dựa trên khối (Block-Based). 

Ảo hóa lưu trữ dựa trên tệp

Ảo hóa lưu trữ dựa trên tệp thường được áp dụng cho các hệ thống lưu trữ gắn vào mạng (NAS). Bằng cách sử dụng Server Message Block trong môi trường Windows Server hoặc các giao thức Network File System cho hệ điều hành Linux, ảo hóa lưu trữ dựa trên tệp giúp loại bỏ sự phụ thuộc giữa dữ liệu đang được truy cập và vị trí của bộ nhớ vật lý.

Việc kết hợp tài nguyên NAS giúp dễ dàng xử lý việc di chuyển tệp trong nền, từ đó cải thiện hiệu suất. Thông thường, các hệ thống NAS không quá phức tạp để quản lý, nhưng ảo hóa lưu trữ giúp đơn giản hóa nhiệm vụ quản lý nhiều thiết bị NAS qua một giao diện quản lý duy nhất.

Ảo hóa dựa trên khối (Block-Based)

Ảo hóa lưu trữ Block truy cập khối là tài nguyên lưu trữ được truy cập qua mạng lưu trữ Fibre Channel (FC) hoặc Internet Small Computer System Interface (iSCSI). Chúng thường được ảo hóa nhiều hơn so với các hệ thống lưu trữ dựa trên tệp.

Các hệ thống ảo hóa Block tách biệt bộ lưu trữ logic, chẳng hạn như phân vùng ổ đĩa khỏi các khối bộ nhớ vật lý thực tế trong thiết bị lưu trữ như ổ cứng hoặc bộ nhớ thể rắn. Chúng hoạt động tương tự như phần mềm ổ đĩa gốc, nên việc đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn, đó là lý do hệ thống lưu trữ Block sẽ hiệu quả hơn so với hệ thống dựa trên File.

Đặc điểm của ảo hóa lưu trữ khối Block

Hoạt động ảo hóa lưu trữ khối giúp phần mềm quản lý ảo hóa thu thập dung lượng của các khối tài nguyên lưu trữ có sẵn trên tất cả các mảng lưu trữ ảo hóa. Nó kết hợp chúng thành một tài nguyên chung để phân bổ cho các máy ảo (VM), máy chủ bare-metal hoặc các Container. Ảo hóa lưu trữ đặc biệt có lợi cho lưu trữ block.

Khác với các hệ thống NAS, việc quản lý SAN (Storage Area Network) có thể tốn nhiều thời gian. Việc hợp nhất nhiều hệ thống lưu trữ block dưới một giao diện quản lý duy nhất, mà thường che giấu người dùng khỏi các bước phức tạp như cấu hình LUN, việc này có thể giúp tiết kiệm thời gian đáng kể.

Một trong những sản phẩm ảo hóa block đầu tiên là IBM’s SAN Volume Controller, hiện được gọi là IBM Spectrum Virtualize. Phần mềm chạy trên thiết bị hoặc mảng lưu trữ và tạo ra một pool lưu trữ duy nhất bằng cách ảo hóa LUNs gắn vào các máy chủ kết nối với các bộ điều khiển lưu trữ. Spectrum Virtualize cũng cho phép người dùng phân loại dữ liệu block vào lưu trữ đám mây công cộng.

Ngoài ra sản phẩm ảo hóa lưu trữ khác là Hitachi Data Systems’ TagmaStore Universal Storage Platform, hiện được gọi là Hitachi Virtual Storage Platform. Ảo hóa lưu trữ dựa trên mảng của Hitachi cho phép khách hàng tạo một pool lưu trữ duy nhất trên các mảng tách biệt, ngay cả từ các nhà cung cấp lưu trữ hàng đầu khác.

==> Ảo Hóa mạng là gì?

Cách thức hoạt động của ảo hóa lưu trữ

Để cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu được lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ vật lý, phần mềm ảo hóa cần tạo bản đồ bằng siêu dữ liệu hoặc, trong một số trường hợp, sử dụng thuật toán để định vị dữ liệu động khi đang chạy. Sau đó, phần mềm ảo hóa sẽ chặn các yêu cầu đọc và ghi từ các ứng dụng. Sử dụng bản đồ đã tạo, nó có thể tìm hoặc lưu dữ liệu vào thiết bị vật lý phù hợp. Quá trình này tương tự như phương pháp được các hệ điều hành PC sử dụng khi truy xuất hoặc lưu dữ liệu ứng dụng.

Ảo hóa lưu trữ che giấu sự phức tạp của hệ thống lưu trữ Chẳng hạn như SAN, giúp người quản trị lưu trữ thực hiện các tác vụ sao lưu, lưu trữ và phục hồi dễ dàng hơn và trong thời gian ngắn hơn.

So sánh Ảo hóa trong băng tần & ảo hóa ngoài băng tần

Nhìn chung có hai loại ảo hóa có thể áp dụng cho cơ sở hạ tầng lưu trữ:

Ảo hóa trong băng tần: được gọi là ảo hóa đối xứng xử lý dữ liệu đang được đọc hoặc lưu vào thông tin điều khiển, chẳng hạn như hướng dẫn I/O và siêu dữ liệu, trong cùng một kênh hoặc lớp. Thiết lập này cho phép ảo hóa lưu trữ cung cấp các chức năng quản lý và vận hành tiên tiến hơn như dịch vụ lưu trữ đệm và sao chép dữ liệu .

Ảo hóa ngoài băng tần: gọi là ảo hóa không đối xứng chia tách dữ liệu và đường dẫn điều khiển. Tiện ích ảo hóa chỉ nhìn thấy các lệnh điều khiển nên tính năng lưu trữ nâng cao thường không khả dụng.

Phương pháp ảo hóa lưu trữ

Ngày nay, ảo hóa lưu trữ được hiểu là việc tích lũy dung lượng từ nhiều thiết bị vật lý và sau đó cung cấp để phân bổ lại trên môi trường ảo hóa. Một số phương pháp hiện đại như cơ sở hạ tầng siêu hội tụ như: HCI (Hyper-Converged Infrastructure) và Container được áp dụng lưu trữ ảo hóa để tối ưu hóa việc quản lý dữ liệu.

Các lưu trữ được áp dụng vào môi trường ảo hóa

Ảo hóa lưu trữ dựa trên máy chủ:

Đây là dạng ảo hóa chủ yếu dựa vào phần mềm và thường gặp trong các hệ thống HCI (Hyper-Converged Infrastructure) và lưu trữ đám mây. Các máy chủ hoặc hệ thống siêu hội tụ sẽ trình bày các ổ đĩa ảo với dung lượng khác nhau cho các máy khách, bao gồm cả VM trong doanh nghiệp, máy chủ vật lý hoặc PC truy cập lưu trữ đám mây.

Quá trình ảo hóa và quản lý được thực hiện ở cấp độ máy chủ thông qua phần mềm, và lưu trữ vật lý có thể là hầu hết mọi thiết bị hoặc mảng.

Ảo hóa lưu trữ dựa trên mảng:

Đây là phương pháp mà các mảng lưu trữ hoạt động như bộ điều khiển lưu trữ chính, chạy phần mềm ảo hóa để tập hợp các tài nguyên lưu trữ từ các mảng khác nhau và trình bày các loại lưu trữ vật lý khác nhau. Các tầng lưu trữ có thể bao gồm ổ đĩa thể rắn hoặc HDD trên các mảng lưu trữ ảo hóa khác nhau, và vị trí vật lý cụ thể được ẩn khỏi máy chủ hoặc người dùng.

Ảo hóa lưu trữ dựa trên mạng:

Hình thức phổ biến nhất mà các doanh nghiệp sử dụng, nơi các thiết bị mạng như bộ chuyển mạch thông minh hoặc máy chủ chuyên dụng, kết nối với tất cả các thiết bị lưu trữ trong FC hoặc iSCSI SAN. Thiết bị này trình bày lưu trữ trong mạng dưới dạng một nhóm ảo duy nhất, giúp quản lý lưu trữ từ xa dễ dàng hơn.

Lợi ích của sử dụng của ảo hóa lưu trữ

Quản lý dễ dàng hơn: Một bảng điều khiển quản lý duy nhất để giám sát và duy trì nhiều mảng lưu trữ ảo hóa giúp giảm thời gian và công sức cần thiết để quản lý các hệ thống vật lý. Điều này đặc biệt có lợi khi các hệ thống lưu trữ từ nhiều nhà cung cấp nằm trong nhóm ảo hóa.

Tận dụng lưu trữ tốt hơn: Việc gộp chung dung lượng lưu trữ trên nhiều hệ thống giúp phân bổ dễ dàng hơn để dung lượng được phân bổ và sử dụng hiệu quả hơn. Với các hệ thống không kết nối, riêng biệt, có khả năng một số hệ thống sẽ hoạt động ở hoặc gần công suất, trong khi những hệ thống khác hầu như không được sử dụng.

Kéo dài tuổi thọ của các hệ thống lưu trữ cũ: Ảo hóa là một cách tuyệt vời để kéo dài tính hữu ích của thiết bị lưu trữ cũ bằng cách đưa chúng vào nhóm như một tầng để xử lý dữ liệu lưu trữ hoặc dữ liệu ít quan trọng hơn.

Các tính năng nâng cao phổ quát: Các doanh nghiệp có thể triển khai một số tính năng lưu trữ nâng cao hơn như phân tầng, lưu trữ đệm và sao chép ở cấp độ ảo hóa. Điều này giúp chuẩn hóa các hoạt động này trên tất cả các hệ thống thành viên và có thể cung cấp các chức năng nâng cao này cho các hệ thống có thể thiếu chúng.

Kết luận

Tóm lại, ảo hóa lưu trữ là một giải pháp hiện đại và hiệu quả trong việc quản lý và tối ưu hóa hạ tầng lưu trữ dữ liệu cho ảo hóa. Bằng cách tạo ra một lớp trừu tượng giữa phần cứng và ứng dụng, công nghệ này mang lại sự linh hoạt, giảm chi phí và tăng cường hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Ảo hóa lưu trữ không đã đáp ứng nhu cầu lưu trữ ngày càng lớn, sẵn sàng thích ứng với nhiều thách thức trong thời đại số. Việc triển khai ảo hóa lưu trữ là một yếu tố thiết yếu để xây dựng hệ thống công nghệ thông tin bền vững và hiệu quả.

==> Mua VPS Windows Ảo hóa VMware
==> Mua VPS Châu Âu: UK, NL, DE, NO, ES, ..