Virtualizzazione dello storage

Cos’è la virtualizzazione dello storage e come viene utilizzata?

Nel mondo dello storage enterprise, la virtualizzazione dello storage è una tecnica per il pooling di dispositivi di storage fisici che consente all’IT di utilizzare un unico dispositivo di storage “virtuale”. Sebbene sia ora stata ampiamente superata dal modello del cloud, la virtualizzazione dello storage offriva una notevole efficienza in termini di costi e operazioni rispetto allo storage “bare metal” (in cui vengono utilizzati direttamente i dispositivi di storage fisici). Con lo storage virtualizzato, le organizzazioni riducevano le problematiche di compatibilità e incrementavano le prestazioni e la sicurezza degli ambienti di storage.

Quando utilizzavano lo storage virtualizzato, gli amministratori dovevano considerare una serie di problematiche:

  • Compatibilità e interoperabilità: gli ambienti di virtualizzazione dello storage devono essere compatibili con l’infrastruttura hardware sottostante, i componenti di rete, i server, i sistemi operativi, i tool di gestione e gli hypervisor. È essenziale garantire la compatibilità con protocolli come NFS e Fibre Channel per un’integrazione senza problemi e disporre di API che consentano di sfruttare i tool di automazione per fornire orchestrazione e integrazione. 
  • Prestazioni e latenza: le applicazioni critiche hanno requisiti di prestazioni che devono essere soddisfatti dall’ambiente di storage virtualizzato. Gli amministratori devono valutare le funzionalità del controller di storage, la larghezza di banda di rete, la capacità I/O dei dischi e i meccanismi di caching per capire quale impatto possono avere su prestazioni e latenza. 
  • Sicurezza dei dati e integrità: un ambiente di storage virtualizzato deve supportare la crittografia dei dati per garantirne la sicurezza quando sono in transito o inattivi, oltre a fornire controlli di accesso e autenticazione a livello granulare per bloccare gli ingressi non autorizzati. Sono necessarie soluzioni di backup e disaster recovery robuste per garantire una solida protezione dei dati per lo storage virtualizzato.

Come si inserisce la virtualizzazione dello storage all’interno del modello di storage cloud?

Le tecniche di virtualizzazione dello storage esistono da decenni e pongono le basi per lo storage basato su cloud (nel quale enormi quantità di dispositivi di storage individuali vengono virtualizzate in enormi pool di storage virtuale). Negli ultimi anni, la virtualizzazione dello storage ha ampiamente ceduto il passo al modello di storage cloud, dato che l’IT aziendale ha compreso i vantaggi di affidare al fornitore di cloud la risoluzione delle problematiche di distribuzione e gestione dello storage virtualizzato citate in precedenza.

Nel modello di cloud computing, gli amministratori delle VM e delle applicazioni definiscono lo storage di cui hanno bisogno con alcuni parametri, come il tipo di storage (ad esempio blocchi, file, oggetti), la capacità, le prestazioni e la larghezza di banda, e il fornitore di cloud lo rende immediatamente disponibile dal proprio pool di storage virtualizzato. In background, l’architettura cloud esegue tutte le attività di provisioning, configurazione e protezione che una volta erano gestite nel data center da un amministratore dello storage.

I vantaggi operativi del modello cloud sono ovvi: l’IT aziendale non deve più preoccuparsi della gestione di ambienti di storage virtualizzato sempre più complessi e le linee di business possono sfruttare tempi di provisioning molto più brevi. Lo storage cloud consente l’accesso on demand alle risorse di storage e semplifica notevolmente i flussi di lavoro di gestione dei dati. Questo contribuisce all’accelerazione del time to value e della trasformazione digitale.

Da un punto di vista finanziario, il modello del cloud offre alle imprese una scelta e una flessibilità molto maggiori nell’utilizzo delle risorse di storage. Generalmente, i fornitori di cloud offrono la fatturazione opex con un modello di pagamento a consumo per l’uso dello storage cloud, tuttavia, di recente, le offerte cloud più avanzate includono anche un’opzione CapEx che consente alle aziende di abbinare i vantaggi di sovranità e sicurezza dei dati dello storage on-premise con un’esperienza operativa cloud.

Come funziona la virtualizzazione dello storage?

Nella virtualizzazione dello storage, l’hardware dello storage fisico viene replicato in un volume virtuale. Per costruire un semplice ambiente di storage virtuale, più dischi fisici vengono combinati in un gruppo che utilizza un unico server. I blocchi di storage logico o virtuale vengono assegnati allo stesso server, contribuendo al reindirizzamento del traffico di input/output (I/O).

I dischi fisici vengono separati dal volume virtuale tramite un livello di virtualizzazione che consente a sistemi operativi e applicazioni di accedere allo storage e di utilizzarlo. Il software per lo storage virtuale riceve le richieste di I/O e le invia attraverso il pool globale di storage ai dispositivi di archiviazione appropriati.

I dischi fisici stessi sono suddivisi in piccoli blocchi di dati o oggetti, noti come numeri di unità logiche (LUN, Logical Unit Number), volume logico (LV) o gruppi RAID. Tali blocchi sono presentati ai server remoti come un disco virtuale. Per il server, sono analoghi a un disco fisico e non all’insieme di dispositivi che costituiscono il pool globale di storage nell’ambiente virtualizzato.

In un ambiente più complesso, gli array RAID possono fungere da storage virtuale. In questo caso, diverse unità fisiche simulano un unico dispositivo di storage che esegue lo striping e la replica dei dati su più dischi in background. Questo processo migliora le prestazioni I/O e protegge i dati da eventuali guasti di singole unità.

Il modo in cui si accede ai dati dalle unità fisiche richiede un ulteriore passaggio per il software di virtualizzazione. Oltre a inserire una barriera tra i dispositivi di storage fisici e virtuali, il software di virtualizzazione crea una mappa utilizzando i metadati che consente di individuare rapidamente i dati archiviati. In alcuni casi, il software crea un algoritmo per accelerare ulteriormente la ricerca dei dati.

È possibile creare storage virtuale su ambienti di storage sia a livello di blocco sia a livello di file. La virtualizzazione di una storage area network (SAN) comporta l’aggiunta di un livello di traduzione tra gli host e gli array di storage. In questo tipo di virtualizzazione dello storage, i server vengono reindirizzati verso i LUN virtualizzati anziché i LUN sull’array di storage individuale. Questi LUN virtualizzati rimangono sul dispositivo virtualizzato. La virtualizzazione di una NAS richiede la rimozione delle dipendenze tra i dati a cui si accede a livello di file e le posizioni dove i file sono fisicamente archiviati.

Quali sono i diversi tipi di virtualizzazione dello storage?

Lo storage può essere applicato a un ambiente virtuale in diversi modi, utilizzando host, array o rete.

Virtualizzazione basata su host

Utilizzata con maggiore frequenza nei sistemi HCI e nello storage cloud, la virtualizzazione basata su host si affida al software per dirigere il traffico. Con questo metodo, lo storage fisico può essere assegnato praticamente a qualsiasi dispositivo o array. L’host, o un sistema iperconvergente costituito da diversi host, presenta le unità virtuali alle macchine guest in qualsiasi configurazione, ad esempio come macchine virtuali (VM) in un’azienda, come PC che accedono a condivisioni di file o server che accedono ai dati tramite il cloud.

Virtualizzazione basata su array

Nella virtualizzazione dello storage basata su array, i server vengono individuati a livello fisico e l’array a cui si accede non è visibile ai server o agli utenti che accedono allo storage. In questo caso, un array di storage funge da controller di storage primario e utilizza il software di virtualizzazione per il pooling delle risorse di storage dagli altri array. L’array può anche presentare diversi tipi di storage fisico come livelli, anziché come un insieme eterogeneo di dispositivi. Tali livelli possono essere costituiti dalle unità SSD o dalle unità disco rigido sui diversi array.

 

 

Virtualizzazione basata sulla rete

La forma più comune di virtualizzazione dello storage è quella basata sulla rete. In questo modello, tutti i dispositivi di storage sono collegati in una SAN FC o ISCSI da un dispositivo di rete. Questi dispositivi interconnessi si presentano come un unico pool virtuale all’interno della rete di storage.

Qual è la differenza tra la virtualizzazione dei server e dello storage?

Le organizzazioni possono scegliere tra diverse tecnologie di virtualizzazione: le esigenze aziendali determineranno quale sia la migliore. La maggior parte delle aziende ha adottato i desktop virtuali nell’ambiente aziendale, poiché il lavoro da remoto sembra destinato a rimanere. E parte di questo ambiente di lavoro da remoto include la virtualizzazione delle applicazioni, dato che i desktop possono usare meno risorse per eseguire i compiti necessari senza che i sistemi operativi delle applicazioni risiedano sul desktop stesso.

Tuttavia, la virtualizzazione non si limita a questo. Quando un server è virtualizzato, le aziende possono avere disponibilità elevata e un disaster recovery più efficiente. Questo perché il sistema operativo è separato dall’hardware e le macchine che vi accedono possono essere trattate come un file. Proprio come un file, questi server possono essere archiviati sulla SAN, consentendo un alto livello di mobilità e accesso ai dati. Nel caso del guasto di un server, poiché tutti i server virtuali sono archiviati sulla SAN, un altro server può essere assegnato come host dell’attività.

La virtualizzazione dei server consente anche la modifica dell’hardware on demand, dando vita a un sistema più elastico. Se i carichi di lavoro si riducono, i server possono essere disattivati mentre, al contrario, se i carichi di lavoro aumentano, gli stessi server possono essere riattivati. Quindi, con un numero inferiore di server sempre attivi, l’organizzazione può risparmiare denaro sull’elettricità, sul raffreddamento e sull’hardware ridondante che rimane inutilizzato per gran parte del tempo.

Anche la virtualizzazione dello storage contribuisce a incrementare la disponibilità, specialmente quando viene utilizzata in combinazione con la virtualizzazione dei server. Quando lo storage è virtualizzato, non viene abbinato ad alcun server specifico. Può quindi essere gestito da diverse origini e utilizzato come un unico repository. Inoltre, molti server possono accedere ai dati archiviati sulla SAN, rendendone l’utilizzo molto più semplice.

Quali sono i vantaggi della virtualizzazione dello storage?

  • Costo inferiore: poiché lo storage virtuale non richiede le ridondanze hardware tipiche necessarie nelle architetture di storage enterprise tradizionali per il disaster recovery, è sufficiente acquistare un numero inferiore di appliance e/o licenze software. In questo modo, le imprese possono ridurre i costi significativi degli impegni finanziari anticipati.
  • Tempo risparmiato: lo storage virtualizzato non riduce solo il downtime, pianificato o meno, ma riduce anche i tempi degli upgrade e le relative interruzioni.
  • Scalabilità: con lo storage virtuale, le organizzazioni non hanno più bisogno di prevedere le esigenze di storage future a lungo termine o di pagare tutta la capacità in anticipo. Al contrario, l’IT può trarre vantaggio dal provisioning dinamico che risponde alle mutevoli esigenze on demand.
  • Gestione più semplice: lo storage virtuale semplifica e migliora l’uso delle risorse, consentendo di aggiungere o eliminare facilmente lo storage senza interrompere le applicazioni. Supporta inoltre una migrazione efficiente dei dati e ottimizza l’applicazione di funzioni avanzate nell’intero pool di storage.
  • Riduzione del rischio: in caso di guasto di un’unità disco, di un controller di storage o di un alimentatore, è già stato eseguito il mirroring di ciascuno di essi nell’array virtuale, per cui il rischio di interruzione è notevolmente ridotto. La ridondanza virtuale limita le prestazioni più lente e aumenta l’efficienza e la flessibilità dello storage.
  • Incremento della produttività: lo storage virtuale non solo offre una disponibilità del 100%, ma potrà anche accelerare le distribuzioni di applicazioni e servizi per realizzare il valore con maggiore rapidità.
  • Efficienza ottimizzata: il vantaggio maggiore è uno storage più rapido con un migliore utilizzo della capacità, Garantisce inoltre una maggiore stabilità per l’accesso e l’elaborazione dei dati. Inoltre, lo storage virtuale garantisce un utilizzo del 100% e una probabilità ridotta di esaurire la capacità.

 

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