存儲虛擬化技術(shù)論文
存儲虛擬化技術(shù)論文
存儲虛擬化:可以理解為把硬件資源抽象化,用虛擬形式來展示它們。這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的存儲虛擬化技術(shù)論文，僅供參考!
存儲虛擬化技術(shù)論文篇一
淺談存儲虛擬化技術(shù)
摘要：本文主要就虛擬存儲化技術(shù)的概念、主要特點(diǎn)、相關(guān)技術(shù)、虛擬存儲化的作用以及怎樣認(rèn)識虛擬存儲化作了有關(guān)的描述與解析。
關(guān)鍵詞：存儲虛擬化 技術(shù)
計(jì)算機(jī)存儲技術(shù)經(jīng)歷了從單個(gè)的磁盤、磁帶、RAID到存儲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展歷程,這一路走來似乎緩慢而艱辛,隨著存儲數(shù)據(jù)的不斷增長,對存儲空間的迫切需求推動著存儲虛擬化技術(shù)不斷向前。
1、什么是存儲虛擬化
存儲虛擬化:可以理解為把硬件資源抽象化,用虛擬形式來展示它們。虛擬化能夠把物理的存儲系統(tǒng)從數(shù)據(jù)驅(qū)動的具體工作中解放出來,從而使用戶能夠隨意地按實(shí)際需要對有限的存儲資源進(jìn)行分配。虛擬化可以將多個(gè)物理存儲資源池合成一個(gè)虛擬的存儲資源,再對其實(shí)施集中管理或者以邏輯方式將其分成多個(gè)虛擬機(jī)。
存儲虛擬化技術(shù)是通過把物理層資源抽象化,從而將一個(gè)靈活的、邏輯的數(shù)據(jù)存儲空間展現(xiàn)在用戶面前。最基礎(chǔ)的存儲虛擬化實(shí)現(xiàn)是在主機(jī)層,通過計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的邏輯卷管理器能夠很便捷的為應(yīng)用系統(tǒng)和用戶分配存儲容量。
2、存儲虛擬化的主要特點(diǎn)
(1)虛擬存儲為大容量存儲系統(tǒng)集中管理提供了一個(gè)手段,由網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)環(huán)節(jié)(如服務(wù)器)進(jìn)行統(tǒng)一管理,從而避免了由于擴(kuò)充存儲設(shè)備為管理帶來的麻煩。
(2)對于視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)虛擬存儲最值得一提的特點(diǎn)是:大幅度提高存儲系統(tǒng)整體訪問的帶寬。多個(gè)存儲模塊組成了當(dāng)前的存儲系統(tǒng),而虛擬存儲系統(tǒng)能夠很好地實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡,把每次數(shù)據(jù)訪問所需占用的帶寬十分合理地分配到各個(gè)存儲模塊上,這樣整個(gè)視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的訪問帶寬就變大了。
(3)虛擬存儲技術(shù)使得存儲資源管理變得更加靈活,能夠把不同類型的存儲設(shè)備集中管理統(tǒng)一分配使用,有效保障了用戶以往對存儲設(shè)備的投資。
(4)虛擬存儲技術(shù)能夠通過相關(guān)管理軟件,為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供許多其它的功能,現(xiàn)在比較流行的如無需服務(wù)器的遠(yuǎn)程鏡像、數(shù)據(jù)快照等技術(shù)。
3、相關(guān)存儲技術(shù)
現(xiàn)在虛擬存儲的發(fā)展還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),從它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來看主要有兩種方式:即對稱式與非對稱式。對稱式虛擬存儲技術(shù)是指虛擬存儲控制設(shè)備與存儲軟件系統(tǒng),交換設(shè)備集成為一個(gè)整體,內(nèi)嵌在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸路徑中;非對稱式虛擬存儲技術(shù)是指虛擬存儲控制設(shè)備獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸路徑之外。而從它的實(shí)現(xiàn)原理來看也有兩種方式:即數(shù)據(jù)塊虛擬與虛擬文件系統(tǒng)。
3.1 對稱式虛擬存儲具有以下主要特點(diǎn)
3.1.1 大容量高速緩存的應(yīng)用,使數(shù)據(jù)傳輸速度明顯提高
緩存是位于主機(jī)與存儲設(shè)備之間的I/O路徑上的中間介質(zhì)被存儲系統(tǒng)廣泛采用的。當(dāng)主機(jī)向存儲設(shè)備讀取數(shù)據(jù)時(shí),會先把與當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲位置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)讀到緩存中,并將多次調(diào)用過的數(shù)據(jù)保留在緩存中;當(dāng)主機(jī)讀/寫數(shù)據(jù)時(shí),緩存這個(gè)中間介質(zhì)就能夠大大提高讀/寫速度。
3.1.2 多端口并行技術(shù),使I/O瓶頸消于無形
傳統(tǒng)的存儲設(shè)備中控制端口與邏輯盤之間關(guān)系就是一一對應(yīng),訪問一塊硬盤只能通過一個(gè)特定的控制器端口。但在對稱式虛擬存儲設(shè)備中,SAN Appliance的存儲端口與LUN的關(guān)系是虛擬的,即多臺主機(jī)可以通過多個(gè)存儲端口(最多8個(gè))同時(shí)并發(fā)訪問同一個(gè)LUN;在光纖通道100MB/帶寬的大前提條件下,并行工作的端口數(shù)量越多,數(shù)據(jù)帶寬就越高。
3.1.3 邏輯存儲單元為用戶提供了高速的磁盤訪問速度
在視頻應(yīng)用環(huán)境中,應(yīng)用程序讀寫數(shù)據(jù)是以固定大小(512byte～1MB)的數(shù)據(jù)塊為單位的。但存儲系統(tǒng)為了能保證應(yīng)用程序的帶寬需求,常常設(shè)計(jì)為傳輸512byte大小以上的數(shù)據(jù)塊時(shí)才能達(dá)到其最佳I/O性能。對稱式虛擬存儲系統(tǒng)為主機(jī)提供了真正的超大容量、高性能的LUN,使數(shù)據(jù)傳輸速度得到有效提高,解除了主機(jī)CPU的大工作量,有效提高了主機(jī)性能。
3.1.4 成對的HSTD系統(tǒng)的容錯(cuò)性能
HSTD是在對稱式虛擬存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)進(jìn)出的必經(jīng)之地,存儲池則是數(shù)據(jù)存放地。由于存儲池中的數(shù)據(jù)都有容錯(cuò)機(jī)制保障數(shù)據(jù)安全,因此用戶當(dāng)然關(guān)心HSTD是否有容錯(cuò)保護(hù)。和許多大型存儲系統(tǒng)一樣,HSTD在成熟的對稱式虛擬存儲系統(tǒng)中是成對配制的,每對HSTD之間是通過SAN Appliance內(nèi)嵌的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)保證緩存數(shù)據(jù)一致和提供相互通信的。
3.1.5 在SAN Appliance之上能夠方便的連接交換設(shè)備,最終實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模Fabric結(jié)構(gòu)的SAN
因?yàn)橄到y(tǒng)延續(xù)了標(biāo)準(zhǔn)的SAN結(jié)構(gòu),為系統(tǒng)之后的擴(kuò)展和互連提供了技術(shù)保障,所以在SAN Appliance之上能夠方便的連接交換設(shè)備,最終實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模Fabric結(jié)構(gòu)的SAN。
3.2 非對稱式虛擬存儲系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)
(1)將不同物理硬盤陣列中的容量進(jìn)行邏輯組合,實(shí)現(xiàn)虛擬的帶區(qū)集,將多個(gè)陣列控制器端口進(jìn)行綁定,一定程度上將系統(tǒng)的可用帶寬提高了。
(2)在交換機(jī)端口數(shù)量充足的情況下,可在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)安裝兩臺虛擬存儲設(shè)備用以實(shí)現(xiàn)Strip信息和訪問權(quán)限的冗余。
3.3 數(shù)據(jù)塊虛擬與虛擬文件系統(tǒng)
數(shù)據(jù)塊虛擬存儲方案可用于解決數(shù)據(jù)傳輸過程中的沖突和延時(shí)問題。在多交換機(jī)組成的大型Fabric結(jié)構(gòu)的SAN中,由于多臺主機(jī)通過多個(gè)交換機(jī)端口讀/寫存儲設(shè)備,數(shù)據(jù)塊沖突和延時(shí)問題非常突出。數(shù)據(jù)塊虛擬存儲方案采用虛擬的多端口并行技術(shù),為多臺客戶機(jī)提供了很高的帶寬,盡可能減少了延時(shí)與沖突的發(fā)生。對稱式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)塊虛擬存儲方案在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)形式。
虛擬文件系統(tǒng)存儲方案適用于解決大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中文件共享的安全機(jī)制問題。通過對不同的站點(diǎn)賦予不同的訪問權(quán)限,保證網(wǎng)絡(luò)文件的安全。非對稱式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是虛擬文件系統(tǒng)存儲方案在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)形式。
4、存儲虛擬化的作用
存儲虛擬化是對存儲設(shè)備等硬件資源進(jìn)行抽象化,這種虛擬化使用戶能夠與存儲資源中大量的物理特性分離開來。從用戶角度看,虛擬化的存儲資源就如同一個(gè)巨大的“存儲池”,用戶不會看到諸如磁盤、磁帶等的存儲部件,也不用關(guān)心數(shù)據(jù)將經(jīng)過哪一條路徑又通往哪一個(gè)具體的存儲設(shè)備。
存儲虛擬化技術(shù)論文篇二
三種存儲虛擬化技術(shù)淺析
摘 要：本文對存儲虛擬化技術(shù)提出了三種虛擬化技術(shù)方法，并進(jìn)行相應(yīng)介紹，通過三種不同的虛擬化技術(shù)對比，可以給企業(yè)進(jìn)行選擇相應(yīng)設(shè)備虛擬化時(shí)采用的技術(shù)方案提供相應(yīng)參考。
關(guān)鍵詞：存儲虛擬化;主機(jī)虛擬化;網(wǎng)絡(luò)虛擬化
中圖分類號：G250.73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
數(shù)據(jù)是企業(yè)最大的財(cái)富，任何一家公司都不可掉以輕心。數(shù)據(jù)一旦丟失，企業(yè)失去的不僅是眼前的財(cái)富，更可能是未來的發(fā)展機(jī)會，因此許多企業(yè)紛紛引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，希望存儲資源像我們?nèi)粘Ｉ钪械乃碗娨粯?，成為企業(yè)信息系統(tǒng)中的“公用設(shè)施”。
光纖通道的引入為分布式存儲系統(tǒng)的應(yīng)用掃清了道路，使得異構(gòu)主機(jī)能夠在分布式存儲系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)共享。“存儲公用設(shè)施模型“要求存儲系統(tǒng)的管理處于集中控制之下，同時(shí)允許分布于不同地理位置的主機(jī)能夠訪問集中管理的數(shù)據(jù)，用戶不必考慮存儲設(shè)備的布局方式、采用何種存儲系統(tǒng)以及資源如何配置。同時(shí)，用戶也會有一種強(qiáng)烈的安全感，確信未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問將會遭到嚴(yán)禁。
存儲虛擬化是支持存儲公用設(shè)施模型的關(guān)鍵技術(shù)，是安全可靠的動態(tài)存儲池，可以適應(yīng)和包容豐富多樣、迅速發(fā)展的存儲設(shè)備，具備為異構(gòu)服務(wù)器和客戶機(jī)提供服務(wù)的能力。因此，虛擬存儲系統(tǒng)必須具備下列功能：存儲協(xié)議的自由轉(zhuǎn)換，例如從SCSI到光纖通道協(xié)議或者從SSA到光纖通道協(xié)議，能夠支持異構(gòu)存儲和服務(wù)器環(huán)境。支持高可用性和高性能SAN存儲配置，例如指定主從鏡像和空閑驅(qū)動器、產(chǎn)生合成式驅(qū)動器、聯(lián)結(jié)多個(gè)存儲子系統(tǒng)構(gòu)成單一驅(qū)動器、實(shí)現(xiàn)集中管理以及靈活的存儲容量擴(kuò)充。具有可視性和可管理性，能夠在更新和恢復(fù)等突發(fā)事件發(fā)生時(shí)及時(shí)通知管理員。通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)鏡像、快照和異步遠(yuǎn)程拷貝等數(shù)據(jù)復(fù)制操作。
從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，有三種主要的存儲虛擬化方法：基于主機(jī)的虛擬存儲;基于存儲設(shè)備的虛擬存儲;基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲。
1 基于主機(jī)的虛擬存儲
基于主機(jī)的虛擬存儲依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個(gè)或多個(gè)主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化的控制和管理。由于控制軟件是運(yùn)行在主機(jī)上，這就會占用主機(jī)的處理時(shí)間。因此，這種方法的可擴(kuò)充性較差，實(shí)際運(yùn)行的性能不是很好?；谥鳈C(jī)的方法也有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因?yàn)橛锌赡軐?dǎo)致不經(jīng)意間越權(quán)訪問到受保護(hù)的數(shù)據(jù)。這種方法要求在主機(jī)上安裝適當(dāng)?shù)目刂栖浖?，因此一個(gè)主機(jī)的故障可能影響整個(gè)SAN系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的完整性。軟件控制的存儲虛擬化還可能由于不同存儲廠商軟硬件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?yàn)椴恍枰魏胃郊佑布?，基于主機(jī)的虛擬化方法最容易實(shí)現(xiàn)，其設(shè)備成本最低。使用這種方法的供應(yīng)商趨向于成為存儲管理領(lǐng)域的軟件廠商，而且目前已經(jīng)有成熟的軟件產(chǎn)品。這些軟件可以提供便于使用的圖形接口，方便地用于SAN的管理和虛擬化，在主機(jī)和小型SAN結(jié)構(gòu)中有著良好的負(fù)載平衡機(jī)制。從這個(gè)意義上看，基于主機(jī)的存儲虛擬化是一種性價(jià)比不錯(cuò)的方法。
2 基于存儲設(shè)備的虛擬化
基于存儲設(shè)備的存儲虛擬化方法依賴于提供相關(guān)功能的存儲模塊。如果沒有第三方的虛擬軟件，基于存儲的虛擬化經(jīng)常只能提供一種不完全的存儲虛擬化解決方案。對于包含多廠商存儲設(shè)備的SAN存儲系統(tǒng)，這種方法的運(yùn)行效果并不是很好。依賴于存儲供應(yīng)商的功能模塊將會在系統(tǒng)中排斥JBODS(JustaBunchofDisks，簡單的硬盤組)和簡單存儲設(shè)備的使用，因?yàn)檫@些設(shè)備并沒有提供存儲虛擬化的功能。當(dāng)然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨(dú)的存儲供應(yīng)商。
基于存儲的虛擬化方法也有一些優(yōu)勢：在存儲系統(tǒng)中這種方法較容易實(shí)現(xiàn)，容易和某個(gè)特定存儲供應(yīng)商的設(shè)備相協(xié)調(diào)，所以更容易管理，同時(shí)它對用戶或管理人員都是透明的。但是，我們必須注意到，因?yàn)槿狈ψ銐虻能浖M(jìn)行支持，這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監(jiān)控。
3 基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲
基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化方法是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化功能，具體有下面2種方式：
3.1 基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬化
基于互聯(lián)設(shè)備的方法如果是對稱的，那么控制信息和數(shù)據(jù)走在同一條通道上;如果是不對稱的，控制信息和數(shù)據(jù)走在不同的路徑上。在對稱的方式下，互聯(lián)設(shè)備可能成為瓶頸，但是多重設(shè)備管理和負(fù)載平衡機(jī)制可以減緩瓶頸的矛盾。同時(shí)，多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，也比較容易支持服務(wù)器實(shí)現(xiàn)故障接替。但是，這將產(chǎn)生多個(gè)SAN孤島，因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)備僅控制與它所連接的存儲系統(tǒng)。非對稱式虛擬存儲比對稱式更具有可擴(kuò)展性，因?yàn)閿?shù)據(jù)和控制信息的路徑是分離的。
但是，基于設(shè)備的方法也繼承了基于主機(jī)虛擬化方法的一些缺陷，因?yàn)樗匀恍枰粋€(gè)運(yùn)行在主機(jī)上的代理軟件或基于主機(jī)的適配器，任何主機(jī)的故障或不適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)配置都可能導(dǎo)致訪問到不被保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，在異構(gòu)操作系統(tǒng)間的互操作性仍然是一個(gè)問題。
3.2 基于路由器的虛擬化
基于路由器的方法是在路由器固件上實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化功能。供應(yīng)商通常也提供運(yùn)行在主機(jī)上的附加軟件來進(jìn)一步增強(qiáng)存儲管理能力。在此方法中，路由器被放置于每個(gè)主機(jī)到存儲網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道中，用來截取網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)從主機(jī)到存儲系統(tǒng)的命令。由于路由器潛在地為每一臺主機(jī)服務(wù)，大多數(shù)控制模塊存在于路由器的固件中，相對于基于主機(jī)和大多數(shù)基于互聯(lián)設(shè)備的方法，這種方法的性能更好、效果更佳。由于不依賴于在每個(gè)主機(jī)上運(yùn)行的代理服務(wù)器，這種方法比基于主機(jī)或基于設(shè)備的方法具有更好的安全性。當(dāng)連接主機(jī)到存儲網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時(shí)，仍然可能導(dǎo)致主機(jī)上的數(shù)據(jù)不能被訪問。但是只有聯(lián)結(jié)于故障路由器的主機(jī)才會受到影響，其他主機(jī)仍然可以通過其他路由器訪問存儲系統(tǒng)。路由器的冗余可以支持動態(tài)多路徑，這也為上述故障問題提供了一個(gè)解決方法。由于路由器經(jīng)常作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁，基于路由器的方法也可以在異構(gòu)操作系統(tǒng)和多供應(yīng)商存儲環(huán)境之間提供互操作性。每一種方法都由其優(yōu)缺點(diǎn)。
結(jié)語
基于主機(jī)和基于存儲的方法對于初期的采用者來說魅力最大，因?yàn)樗麄儾恍枰魏胃郊佑布?，但對于異?gòu)存儲系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的運(yùn)行效果并不是很好。對于那些要求最大限度進(jìn)行互操作的企業(yè)來說，基于交換機(jī)或基于路由器的方法可能更為恰當(dāng)。對那些要求更高可擴(kuò)充性的用戶來說，基于路由器的方法是最優(yōu)選擇。基于互聯(lián)設(shè)備的方法處于兩者之間，它回避了一些安全性問題，存儲虛擬化的功能較強(qiáng)，能減輕單一主機(jī)的負(fù)載，同時(shí)可獲得很好的可擴(kuò)充性。
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