什么是软件定义存储 (SDS)?

2024 年 2 月 20 日

作者

Josh Schneider

Senior Writer

IBM Blog

Ian Smalley

Senior Editorial Strategist

什么是软件定义存储 (SDS)?

软件定义存储 (SDS) 是一种数据存储方法,其中通过软件层将存储资源与底层物理存储硬件基础设施分离。

实际上,SDS 在组织的广泛存储环境中对各种类型的存储设备和系统进存储资源的抽象整合。传统的网络直连存储 (NAS)存储区域网络 (SAN) 系统通常依赖于专有硬件或供应商特定的软件,而 SDS 解决方案通常使用商用硬件,例如任何行业标准或 x86 Server,并且能够整合其他不兼容的系统。

通过抽象,SDS 可实现基于策略的配置和动态存储资源管理,不受所使用的特定存储硬件的限制。SDS 利用虚拟化技术创建统一的存储资源池,这些资源可以通过自动化或软件支持的仪表板界面手动进行动态分配。

传统的数据存储基础设施通常由多个存储硬件组成,每个存储硬件都由专有软件进行管理。这种方法往往会导致结构僵化,受限于不灵活的供应商或制造商系统,从而使维护、数据迁移和扩展变得更加困难。此外,由于传统存储技术会导致数据孤岛和系统复杂性增加,数据碎片化和数据可见性降低也成为更大的问题。

SDS 使组织摆脱对专有基础设施的依赖,并可以自由选择最适合其需求的供应商和硬件。抽象存储还提供更高的灵活性、效率和更快的扩展能力,能够独立于其他数据中心组件(如计算和网络资源)按需扩展特定的存储资源。

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软件定义存储的类型

作为一个类别,软件定义存储 (SDS) 包含多种单独的技术,这些技术将存储管理和资源与底层硬件分离开来,且各自都有基于任务的用例。一些常见的 SDS 形式包括:

  • 软件定义存储设备:虚拟设备通过运行在标准服务或虚拟机 (VM) 上的软件模拟硬件应用,提供数据去重、数据复制和精简配置等常见的存储服务。
  • 虚拟 SAN (VSAN):虚拟存储区域网络 (SAN) 通过聚合来自多个集群服务器的本地存储,创建共享存储池,使组织能够在虚拟化环境中使用直连存储 (DAS),而无需传统的共享存储阵列。
  • 横向扩展文件系统:一种分布式文件系统,旨在通过向群集添加更多节点来横向扩展,从而提高多台服务器的存储容量和性能。
  • 软件定义对象存储 (SDOS):专为 Object Storage 方法而设计的专用 SDS 系统,该方法将单个数据片段视为离散对象,而非文件层次结构或分段数据块。
  • 用于块存储的软件定义存储:另一种专门针对块存储设计的专用 SDS,具有快照、精简配置和数据复制等功能。
  • 用于存储区域网络 (SAN) 的软件定义存储:旨在实现集中存储管理和 SAN 资源虚拟化的 SDS。
  • 面向云的软件定义存储:专为云存储环境而设计的 SDS,通过抽象化底层物理硬件,为组织提供灵活且可扩展的基于云的存储解决方案。
  • 超融合存储:超融合基础设施 (HCI) 解决方案利用虚拟化不仅抽象化存储,还抽象化整个数据中心,包括计算和网络组件。正如 HCI 利用虚拟化将网络硬件替换为软件定义网络 (SDN) 一样,HCI 也利用 SDS 管理存储资源,实现高效的动态资源分配。
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了解软件定义存储的工作原理

软件定义存储 (SDS) 通过软件层(例如虚拟机管理程序)实现存储的抽象化过程。该软件可用作中央监控系统,能够有效管理、虚拟化并控制所有可用存储资源,涵盖不同类型的存储设备,如SAN、SSD 等。此外,存储虚拟机管理程序可以通过提高灵活性和效率来提升不同存储系统上总资源的可用性、速度和利用率,同时提供诸如自动配置、快照、数据去重和复制等有价值的服务。

作为虚拟层,存储管理程序可以提供集中且简化的存储访问,大大简化 IT 操作并促进适合不同应用程序的不同或不兼容的存储模型的顺利整合。

软件定义存储的关键功能

软件定义存储 (SDS) 解决方案由多个关键功能组成。

软件层

作为 SDS 的核心功能,软件层是一个存储管理应用程序,能够配置、管理和优化所有存储资源。

存储器虚拟化

通过虚拟化,SDS 解决方案将存储与底层硬件解耦,并提供对所有存储资源的系统级访问。

存储池

通过虚拟化,所有可用存储资源被整合为统一且集中的存储池,从而实现动态资源分配和存储容量的优化利用。

应用程序编程接口 (API)

API 是 SDS 解决方案的一个共同特性,可实现不同系统、软件和硬件之间的互操作性。

数据管理

统一且集中的存储有助于实现一系列数据管理功能,包括数据保护、复制、去重(删除不需要的文件副本和冗余)以及灾难恢复。

软件定义存储的优势

除了提高效率和性能外,SDS 还能为组织带来一些引人注目的好处。

成本节省

SDS 是一种经济高效的方法,可以最大化现有存储资源的价值,并提升现有存储的容量,而无需购买新硬件。通过从底层硬件中释放存储资源,SDS 还使组织能够使用低成本的存储替代方案,而不再依赖昂贵的专有硬件。

改进兼容性

由于虚拟化存储不受任何专有硬件或软件限制的影响,因此 SDS 是一种有效的方法,使组织摆脱供应商锁定,从而在硬件选择方面实现更大的灵活性。

简化操作

SDS 可以显着简化许多与存储管理相关的任务,通过自动执行或简化复杂的工作量(如存储配置、监控和故障排除)来降低 IT 支出。

可扩展性

SDS 非常适合不仅寻求纵向扩展,而且寻求横向扩展的运营机构。SDS 支持线性可扩展性,使组织能够轻松增加额外的存储节点(包括 SAN 磁盘、固态硬盘等),而无需增加额外的计算和网络节点。

软件定义存储用例

软件定义存储 (SDS) 是一个极具价值的解决方案,适用于想要优化其存储架构以提高效率、兼容性或灵活性的组织。对于当今数字环境中常见的许多特定用例来说,它的价值更为突出,包括以下几种情况:

虚拟化环境

SDS 解决方案通常部署在虚拟化环境的管理中,其中动态存储重新分配对于根据工作量要求优化虚拟机 (VM) 尤为重要。

云计算

对于采用云计算及其私有云公有云混合云环境的组织来说,SDS 提供了一个经济高效且敏捷的框架,可促进本地部署和基于云的数据管理之间的传输。

高性能计算 (HPC)

从事数据密集型项目的组织需要高性能计算(例如科学建模和机器学习)通常会受益于 SDS 的优化和动态存储分配和管理。

大数据分析

SDS 具有固有的可扩展性和灵活性,在存储和处理大量数据方面表现出色,尤其适用于大数据分析。

灾难恢复

在各个行业中,SDS 可为弹性灾难恢复提供强大的数据保护。当数据可用性和完整性对任务至关重要时,SDS 可用于加快 Data Replication,以减少停机时间并确保业务连续性。

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