儲存虛擬化技術論文
儲存虛擬化:可以理解為把硬體資源抽象化,用虛擬形式來展示它們。這是小編為大家整理的，僅供參考!
篇一
淺談儲存虛擬化技術
摘要：本文主要就虛擬儲存化技術的概念、主要特點、相關技術、虛擬儲存化的作用以及怎樣認識虛擬儲存化作了有關的描述與解析。
關鍵詞：儲存虛擬化 技術
計算機儲存技術經歷了從單個的磁碟、磁帶、RAID到儲存網路系統的發展歷程,這一路走來似乎緩慢而艱辛,隨著儲存資料的不斷增長,對儲存空間的迫切需求推動著儲存虛擬化技術不斷向前。
1、什麼是儲存虛擬化
儲存虛擬化:可以理解為把硬體資源抽象化,用虛擬形式來展示它們。虛擬化能夠把物理的儲存系統從資料驅動的具體工作中解放出來,從而使使用者能夠隨意地按實際需要對有限的儲存資源進行分配。虛擬化可以將多個物理儲存資源池合成一個虛擬的儲存資源,再對其實施集中管理或者以邏輯方式將其分成多個虛擬機器。
儲存虛擬化技術是通過把物理層資源抽象化,從而將一個靈活的、邏輯的資料儲存空間展現在使用者面前。最基礎的儲存虛擬化實現是在主機層,通過計算機作業系統的邏輯卷管理器能夠很便捷的為應用系統和使用者分配儲存容量。
2、儲存虛擬化的主要特點
***1***虛擬儲存為大容量儲存系統集中管理提供了一個手段,由網路中的一個環節***如伺服器***進行統一管理,從而避免了由於擴充儲存裝置為管理帶來的麻煩。
***2***對於視訊網路系統虛擬儲存最值得一提的特點是:大幅度提高儲存系統整體訪問的頻寬。多個儲存模組組成了當前的儲存系統,而虛擬儲存系統能夠很好地實現負載平衡,把每次資料訪問所需佔用的頻寬十分合理地分配到各個儲存模組上,這樣整個視訊網路系統的訪問頻寬就變大了。
***3***虛擬儲存技術使得儲存資源管理變得更加靈活,能夠把不同型別的儲存裝置集中管理統一分配使用,有效保障了使用者以往對儲存裝置的投資。
***4***虛擬儲存技術能夠通過相關管理軟體,為網路系統提供許多其它的功能,現在比較流行的如無需伺服器的遠端映象、資料快照等技術。
3、相關儲存技術
現在虛擬儲存的發展還沒有一個統一的標準,從它的拓撲結構來看主要有兩種方式:即對稱式與非對稱式。對稱式虛擬儲存技術是指虛擬儲存控制裝置與儲存軟體系統,交換裝置整合為一個整體,內嵌在網路資料傳輸路徑中;非對稱式虛擬儲存技術是指虛擬儲存控制裝置獨立於資料傳輸路徑之外。而從它的實現原理來看也有兩種方式:即資料塊虛擬與虛擬檔案系統。
3.1 對稱式虛擬儲存具有以下主要特點
3.1.1 大容量快取記憶體的應用,使資料傳輸速度明顯提高
快取是位於主機與儲存裝置之間的I/O路徑上的中間介質被儲存系統廣泛採用的。當主機向儲存裝置讀取資料時,會先把與當前資料儲存位置相關聯的資料讀到快取中,並將多次呼叫過的資料保留在快取中;當主機讀/寫資料時,快取這個中間介質就能夠大大提高讀/寫速度。
3.1.2 多埠並行技術,使I/O瓶頸消於無形
傳統的儲存裝置中控制埠與邏輯盤之間關係就是一一對應,訪問一塊硬碟只能通過一個特定的控制器埠。但在對稱式虛擬儲存裝置中,SAN Appliance的儲存埠與LUN的關係是虛擬的,即多臺主機可以通過多個儲存埠***最多8個***同時併發訪問同一個LUN;在光纖通道100MB/頻寬的大前提條件下,並行工作的埠數量越多,資料頻寬就越高。
3.1.3 邏輯儲存單元為使用者提供了高速的磁碟訪問速度
在視訊應用環境中,應用程式讀寫資料是以固定大小***512byte～1MB***的資料塊為單位的。但儲存系統為了能保證應用程式的頻寬需求,常常設計為傳輸512byte大小以上的資料塊時才能達到其最佳I/O效能。對稱式虛擬儲存系統為主機提供了真正的超大容量、高效能的LUN,使資料傳輸速度得到有效提高,解除了主機CPU的大工作量,有效提高了主機效能。
3.1.4 成對的HSTD系統的容錯效能
HSTD是在對稱式虛擬儲存系統中資料進出的必經之地,儲存池則是資料存放地。由於儲存池中的資料都有容錯機制保障資料安全,因此使用者當然關心HSTD是否有容錯保護。和許多大型儲存系統一樣,HSTD在成熟的對稱式虛擬儲存系統中是成對配製的,每對HSTD之間是通過SAN Appliance內嵌的網路管理服務保證快取資料一致和提供相互通訊的。
3.1.5 在SAN Appliance之上能夠方便的連線交換裝置,最終實現超大規模Fabric結構的SAN
因為系統延續了標準的SAN結構,為系統之後的擴充套件和互連提供了技術保障,所以在SAN Appliance之上能夠方便的連線交換裝置,最終實現超大規模Fabric結構的SAN。
3.2 非對稱式虛擬儲存系統具有如下特點
***1***將不同物理硬碟陣列中的容量進行邏輯組合,實現虛擬的帶區集,將多個陣列控制器埠進行繫結,一定程度上將系統的可用頻寬提高了。
***2***在交換機埠數量充足的情況下,可在一個網路內安裝兩臺虛擬儲存裝置用以實現Strip資訊和訪問許可權的冗餘。
3.3 資料塊虛擬與虛擬檔案系統
資料塊虛擬儲存方案可用於解決資料傳輸過程中的衝突和延時問題。在多交換機組成的大型Fabric結構的SAN中,由於多臺主機通過多個交換機埠讀/寫儲存裝置,資料塊衝突和延時問題非常突出。資料塊虛擬儲存方案採用虛擬的多埠並行技術,為多臺客戶機提供了很高的頻寬,儘可能減少了延時與衝突的發生。對稱式拓撲結構是資料塊虛擬儲存方案在實際應用中的表現形式。
虛擬檔案系統儲存方案適用於解決大規模網路系統中檔案共享的安全機制問題。通過對不同的站點賦予不同的訪問許可權,保證網路檔案的安全。非對稱式拓撲結構是虛擬檔案系統儲存方案在實際應用中的表現形式。
4、儲存虛擬化的作用
儲存虛擬化是對儲存裝置等硬體資源進行抽象化,這種虛擬化使使用者能夠與儲存資源中大量的物理特性分離開來。從使用者角度看,虛擬化的儲存資源就如同一個巨大的“儲存池”,使用者不會看到諸如磁碟、磁帶等的儲存部件,也不用關心資料將經過哪一條路徑又通往哪一個具體的儲存裝置。
篇二
三種儲存虛擬化技術淺析
摘 要：本文對儲存虛擬化技術提出了三種虛擬化技術方法，並進行相應介紹，通過三種不同的虛擬化技術對比，可以給企業進行選擇相應裝置虛擬化時採用的技術方案提供相應參考。
關鍵詞：儲存虛擬化;主機虛擬化;網路虛擬化
中圖分類號：G250.73 文獻標識碼：A
資料是企業最大的財富，任何一家公司都不可掉以輕心。資料一旦丟失，企業失去的不僅是眼前的財富，更可能是未來的發展機會，因此許多企業紛紛引入先進的網路儲存技術，希望儲存資源像我們日常生活中的水和電一樣，成為企業資訊系統中的“公用設施”。
光纖通道的引入為分散式儲存系統的應用掃清了道路，使得異構主機能夠在分散式儲存系統中實現共享。“儲存公用設施模型“要求儲存系統的管理處於集中控制之下，同時允許分佈於不同地理位置的主機能夠訪問集中管理的資料，使用者不必考慮儲存裝置的佈局方式、採用何種儲存系統以及資源如何配置。同時，使用者也會有一種強烈的安全感，確信未經授權的資料訪問將會遭到嚴禁。
儲存虛擬化是支援儲存公用設施模型的關鍵技術，是安全可靠的動態儲存池，可以適應和包容豐富多樣、迅速發展的儲存裝置，具備為異構伺服器和客戶機提供服務的能力。因此，虛擬儲存系統必須具備下列功能：儲存協議的自由轉換，例如從SCSI到光纖通道協議或者從SSA到光纖通道協議，能夠支援異構儲存和伺服器環境。支援高可用性和高效能SAN儲存配置，例如指定主從映象和空閒驅動器、產生合成式驅動器、聯結多個儲存子系統構成單一驅動器、實現集中管理以及靈活的儲存容量擴充。具有可視性和可管理性，能夠在更新和恢復等突發事件發生時及時通知管理員。通過TCP/IP網路實現映象、快照和非同步遠端拷貝等資料複製操作。
從系統的觀點看，有三種主要的儲存虛擬化方法：基於主機的虛擬儲存;基於儲存裝置的虛擬儲存;基於網路的虛擬儲存。
1 基於主機的虛擬儲存
基於主機的虛擬儲存依賴於代理或管理軟體，它們安裝在一個或多個主機上，實現儲存虛擬化的控制和管理。由於控制軟體是執行在主機上，這就會佔用主機的處理時間。因此，這種方法的可擴充性較差，實際執行的效能不是很好。基於主機的方法也有可能影響到系統的穩定性和安全性，因為有可能導致不經意間越權訪問到受保護的資料。這種方法要求在主機上安裝適當的控制軟體，因此一個主機的故障可能影響整個SAN系統中資料的完整性。軟體控制的儲存虛擬化還可能由於不同儲存廠商軟硬體的差異而帶來不必要的互操作性開銷，所以這種方法的靈活性也比較差。
但是，因為不需要任何附加硬體，基於主機的虛擬化方法最容易實現，其裝置成本最低。使用這種方法的供應商趨向於成為儲存管理領域的軟體廠商，而且目前已經有成熟的軟體產品。這些軟體可以提供便於使用的圖形介面，方便地用於SAN的管理和虛擬化，在主機和小型SAN結構中有著良好的負載平衡機制。從這個意義上看，基於主機的儲存虛擬化是一種價效比不錯的方法。
2 基於儲存裝置的虛擬化
基於儲存裝置的儲存虛擬化方法依賴於提供相關功能的儲存模組。如果沒有第三方的虛擬軟體，基於儲存的虛擬化經常只能提供一種不完全的儲存虛擬化解決方案。對於包含多廠商儲存裝置的SAN儲存系統，這種方法的執行效果並不是很好。依賴於儲存供應商的功能模組將會在系統中排斥JBODS***JustaBunchofDisks，簡單的硬碟組***和簡單儲存裝置的使用，因為這些裝置並沒有提供儲存虛擬化的功能。當然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨的儲存供應商。
基於儲存的虛擬化方法也有一些優勢：在儲存系統中這種方法較容易實現，容易和某個特定儲存供應商的裝置相協調，所以更容易管理，同時它對使用者或管理人員都是透明的。但是，我們必須注意到，因為缺乏足夠的軟體進行支援，這就使得解決方案更難以客戶化***customzing***和監控。
3 基於網路的虛擬儲存
基於網路的虛擬化方法是在網路裝置之間實現儲存虛擬化功能，具體有下面2種方式：
3.1 基於互聯裝置的虛擬化
基於互聯裝置的方法如果是對稱的，那麼控制資訊和資料走在同一條通道上;如果是不對稱的，控制資訊和資料走在不同的路徑上。在對稱的方式下，互聯裝置可能成為瓶頸，但是多重裝置管理和負載平衡機制可以減緩瓶頸的矛盾。同時，多重裝置管理環境中，當一個裝置發生故障時，也比較容易支援伺服器實現故障接替。但是，這將產生多個SAN孤島，因為一個裝置僅控制與它所連線的儲存系統。非對稱式虛擬儲存比對稱式更具有可擴充套件性，因為資料和控制資訊的路徑是分離的。
但是，基於裝置的方法也繼承了基於主機虛擬化方法的一些缺陷，因為它仍然需要一個執行在主機上的代理軟體或基於主機的介面卡，任何主機的故障或不適當的主機配置都可能導致訪問到不被保護的資料。同時，在異構作業系統間的互操作性仍然是一個問題。
3.2 基於路由器的虛擬化
基於路由器的方法是在路由器韌體上實現儲存虛擬化功能。供應商通常也提供執行在主機上的附加軟體來進一步增強儲存管理能力。在此方法中，路由器被放置於每個主機到儲存網路的資料通道中，用來擷取網路中任何一個從主機到儲存系統的命令。由於路由器潛在地為每一臺主機服務，大多數控制模組存在於路由器的韌體中，相對於基於主機和大多數基於互聯裝置的方法，這種方法的效能更好、效果更佳。由於不依賴於在每個主機上執行的代理伺服器，這種方法比基於主機或基於裝置的方法具有更好的安全性。當連線主機到儲存網路的路由器出現故障時，仍然可能導致主機上的資料不能被訪問。但是隻有聯結於故障路由器的主機才會受到影響，其他主機仍然可以通過其他路由器訪問儲存系統。路由器的冗餘可以支援動態多路徑，這也為上述故障問題提供了一個解決方法。由於路由器經常作為協議轉換的橋樑，基於路由器的方法也可以在異構作業系統和多供應商儲存環境之間提供互操作性。每一種方法都由其優缺點。
結語
基於主機和基於儲存的方法對於初期的採用者來說魅力最大，因為他們不需要任何附加硬體，但對於異構儲存系統和作業系統而言，系統的執行效果並不是很好。對於那些要求最大限度進行互操作的企業來說，基於交換機或基於路由器的方法可能更為恰當。對那些要求更高可擴充性的使用者來說，基於路由器的方法是最優選擇。基於互聯裝置的方法處於兩者之間，它迴避了一些安全性問題，儲存虛擬化的功能較強，能減輕單一主機的負載，同時可獲得很好的可擴充性。
參考文獻
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