深入分析云存储中虚拟化技术构成及应用
2014-01-03 10:26:58 论坛
与传统存储相比，虚拟化存储的优点主要体现在：磁盘利用率高，传统存储技术的磁盘利用率一般只有30-70%，而采用虚拟化技术后的磁盘利用率高达70-90%...
虚拟化存储的优点主要体现在：磁盘利用率高，传统存储技术的磁盘利用率一般只有30-70%，而采用虚拟化技术后的磁盘利用率高达70-90%;存储灵活，可以适应不同厂商、不同类别的异构存储平台，为存储资源管理提供了更好的灵活性;管理方便，提供了一个大容量存储系统集中管理的手段，避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦;性能更好，虚拟化存储系统可以很好地进行负载均衡，把每一次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上，提高了系统的整体访问带宽。
虚拟化存储有多种分类方法，从大的方面可以分为：根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同进行分类;根据控制路径和数据路径的不同进行分类。根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储、网络的虚拟存储、存储设备的虚拟存储。根据控制路径和数据路径的不同，虚拟化存储分为对称虚拟化与不对称虚拟化。
虚拟化存储的系统构成
云存储中的一种典型存储方式为分布式存储。在这种方式中，一般采用带外虚拟化的方式管理存储设备，元数据管理和数据传输都是通过IP网络来完成。这种虚拟化存储系统主要有四类不同的存储设备。
客户端：
客户端向外为客户提供各种应用服务，如万维网服务、数据库、文件服务、科学计算等。客户端上运行存储代理软件，提供网络虚拟设备供应用程序读写访问。
配置管理服务器：
配置管理服务器用来进行系统的配置和管理。通过Internet、Telnet或其它接口登陆云存储平台，以远程的方式配置和管理整个存储系统。
元数据服务器：
云存储系统的元数据服务器(MDS)管理着整个系统的元数据和对象数据的布局信息，负责系统的资源分配和网络虚拟磁盘的地址映射。在MDS上部署的全局虚拟化存储管理软件和集群管理软件可管理整个存储系统的配置和运行。另外，MDS通过冗余管理软件来实现普通存储节点之间的数据冗余关系。
・技术应用 存储虚拟化应用及分析 杨鹏ＪＩＩ（国家新闻出版广电总局海南监测台，海南海口 ５７１１２６） 摘要：虚拟存储（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ），就是把多个存储介质模块（如硬盘、ＲＡＩＤ）通过一定的手段集中管理起来，所有的存储模块 在一个存储池中得到统一管理。这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来，为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统，就称之 为虚拟存储。 关键词：存储；虚拟化；统一管理 １引言 全球存储工业协会（Ｓｔ０１７ａｇｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉ ｒｌｄｕＳｔｒＹ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，简ＳＮＩＡ）的￣ＳＮＩＡ词典》中对虚拟化的定义是： 为了达到提供有用抽象概念的目的，而将一种或多种（后台）服 务或功能与附加（前台）功能相集成的活动。通常，虚拟化可以 隐藏一些后台复杂性，或将新的功能增加到或集成到现有后台 服务。通俗的讲，存储虚拟化是指把多个物理上独立存在的存 储体通过软件或硬件的手段集中管理起来，形成一个逻辑上的 虚拟存储单元供主机访问。这个虚拟逻辑单元的存储容量是它 所集中管理的各物理存储体的存储容量之和，而它的访问带宽 则在一定程度上接近各个物理存储体的访问带宽之和。 ２主流存储虚拟化技术 存储虚拟化技术因各个存储供应商的理念不同，而实现方 式不同。目前，主流的存储虚拟化技术主要分为三大类，分别 是：基于主机的存储虚拟化技术、基于ＳＡＮ网络的存储虚拟化技 术和基于存储控制器的存储虚拟化技术，其中，基于ＳＡＮ网络的 存储虚拟化技术又可以分为两中实现方式一带内和带外。下面 对这几种存储虚拟化技术的实现进行说明。 ２．１基于主机的存储虚拟化功能实现 基于主机（应用服务器）上的存储虚拟化一般通过运行存 储管理软件（逻辑卷管理器，ＬＶＭ）加以实现。管理软件的作用 就是向系统输出一个单独的虚拟存储设备（或者可以说一个虚 拟存储池），事实上这个虚拟的存储设备后台有若干个独立的 存储设备组成，只不过在系统看来他们是一个有机的整体。通 过这种模式，用户不需要直接去控制管理这些独立的物理存储 设备。当存储空间不够的时候，管理软件会从空闲的磁盘空间中 映像更多的空间输出给系统，而系统看来它所使用的虚拟存储 设备的空间在动态的增加，并没有影响到它的 使用。由此可见，基于主机的虚拟化可以使系统在存储空间 调整过程中仍然保持在线状态。另外一个优势体现在，通过虚 拟可以实现主机上存储设备并行使用。 ２．２基于ＳＡＮ网络的存储虚拟化功能实现 基于ＳＡＮ网络的存储虚拟化技术是实现存储虚拟化的一个 发展方向。与基于主机存储虚拟化不同，基于ＳＡＮ网络的存储虚 拟化功能是在ＳＡＮ网络层完成的。具体的存储虚拟功能的实现 可以在交换机或存储虚拟化服务器中进行。 依据虚拟化引擎的位置不同，存储虚拟化技术分为带内 （ｉｎ—ｂａｎｄ）和带外（ｏｕｔ—ｏｆ－ｂａｎｄ）两大类。如果引擎工作在数 作者简介：杨鹏川（１９８０一），男，汉族，海南海口人，中级工程 师，本科，电子信息专业。 １７４日圜日圆 据的访问通道上，例如访问主机、存储以或光纤交换机上，那 么就成为带内虚拟技术，否则就是带外虚拟技术。 ２．２．１带内存储虚拟化实现方式 所谓带内虚拟化，常常也称作对称虚拟，是虚拟化引擎应 用在应用服务器和存储的数据通路上的实现方式。在标准的设 置中，在存储虚拟化服务器上运行的虚拟软件允许控制数据和 需存储的实际数据在相同的数据通路内传递。存储虚拟化服务 器接受来自主机的数据请求，随后存储虚拟化服务器会在其后 台的存储设备中搜索数据（被请求的数据可能分布于多个存储 设备中）。当数据被找到后，存储虚拟化服务器将数据传送给主 机，完成一次完整地请求响应。在用户看来，带内虚拟化存储虚 拟化服务器好像是直接附属在主机上的一个存储设备（或子系 统）。 基于带内的存储虚拟化功能实现还有另外一种表现方式， 目前在某些型号ＳＡＮ网络交换机上内置了一个小型的ＳＡＮ应用服 务器板卡，在这个板卡上安装存储虚拟软件用于代替外置的存 储虚拟化服务器。 ２．２．２带外存储虚拟化实现方式 所谓带外虚拟化，又叫做不对称虚拟，是在数据通路外的 存储虚拟化服务器上实现的虚拟功能。控制数据和存储数据在 不同的数据通路上传输。一般情况下，存放在使用单独通路连 接到应用服务器的元数据服务器上，而存储数据在另外的通 路中传递（或者直接通过存储网络在服务器和存储设备问传 递）。通道外方式的设计是通过从数据流中分割管理信息，避 免通道中结构所产生的内在运行问题。在通道外结构中，有一 个叫做元数据服务器的单独硬件，它存有虚拟化存储的逻辑一 物理关系信息，向每一个服务器传送信息，分配Ｉ／０指令这种数 据传送通过一个独立的网络完成，，它与数据交流使用的光纤 通道分开，这即是通道外模式。元数据服务器和主机之间的传 输通常是通过装在主机上的接口程序来实现的，这台主机与修 改后的、对指令重新分配的Ｉ／Ｏ驱动器共同工作。由于主机直接 将虚拟化存储指令分配到目的设备上，Ｉ／０运行不再受到增加等 待时间或带宽的制约。这样，通道外方式理论上更适合于高性 能应用。它还避免了通道内自有的数据完整性问题。带外虚拟 减少了网络中的数据流量。但是一般需要在主机端安装代理软 件。 ２．３基于存储设备的存储虚拟化实现方式 存储虚拟化也可以在存储设备内部或存储子系统内部加以 实现。比如说磁盘阵列就是通过磁盘阵列内部的控制系统进行 的虚拟，同时也可以在多个磁盘阵列间构建一个存储池。这种
虚拟化-存储虚拟化
随着存储的需求呈螺旋式向上增长，公司内的存储服务器和阵列都⽆⼀例外地随之成倍增长。对于这种存储管理困境的⼀种解决办法便是存
储虚拟化。存储虚拟化可以使管理程序员将不同的存储作为单个集合的资源来进⾏识别、配置和管理。存储虚拟化是存储整合的⼀个重要组
成部分，它能减少管理问题，⽽且能够提⾼存储利⽤率，这样可以降低新增存储的费⽤。
权威机构S N I A（存储⽹络⼯业协会）给出的定义
“通过将存储系统/⼦系统的内部功能从应⽤程序、计算服务器、⽹络资源中进⾏抽象、隐藏或隔离，实现独⽴于应⽤程序、⽹络的存储与数
据管理”。
存储虚拟化技术将底层存储设备进⾏抽象化统⼀管理，向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性，⽽只保留其统⼀的逻辑特性，从⽽实现了存
储系统的集中、统⼀、⽅便的管理。
与传统存储的⽐较
与传统存储相⽐，虚拟化存储的优点主要体现在：磁盘利⽤率⾼，传统存储技术的磁盘利⽤率⼀般只有30－70%，⽽采⽤虚拟化技术后的磁
盘利⽤率⾼达70－90%；存储灵活，可以适应不同⼚商、不同类别的异构存储平台，为存储资源管理提供了更好的灵活性；管理⽅便，提供
了⼀个⼤容量存储系统集中管理的⼿段，避免了由于存储设备扩充所带来的管理⽅⾯的⿇烦；性能更好，虚拟化存储系统可以很好地进⾏负
载均衡，把每⼀次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上，提⾼了系统的整体访问带宽。
分类
虚拟化存储有多种分类⽅法，从⼤的⽅⾯可以分为：根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同进⾏分类；根据控制路径和数据路径的不同进⾏
分类。
根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储⽹络的虚拟存储
存储设备的虚拟存储根据控制路径和数据路径的不同，虚拟化存储分为对称虚拟化
不对称虚拟化
优缺点
优点：
存储虚拟化也能够改进可⽤性。如果⼀个应⽤程序与某些特定的存储资源相联，那么任何对于这些资源的中断都将会降低该应⽤的可⽤性。
通过存储虚拟化，应⽤程序就不会再与某个物理性的存储程序相联系了。
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虚拟化技术在存储系统中的应用研究
韩宝刚
（中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄０５００８１）
【摘要】随着围绕数字化、网络化开展的各种多媒体处理业务的不断增加，存储系统网络平台已经成为一个核心平台，同时 各种应用对平台的要求也越来越高，不光是在存储容量上，还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力
等等多个方面。为达到这些要求，一种新兴的技术正越来越受到大家的关注，即虚拟存储化技术。本文从虚拟存储技术的概念，
虚拟存储技术的分类，虚拟存储技术的应用等方面，详细地介绍了虚拟存储化技术及其应用。 【关键词墟拟存储ＳＡＮ磁盘库
中图分类号：ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—１７３９（２００８）２４－４９－３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ
ＨＡＮ Ｂａｏ——ｇａｎｇ （Ｔｈｅ ５４ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ＨｅＢｅｉ ０５００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｍｕｌｔｉ—ｍｅｄｉａ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｃｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｅｖｅｒｙ
ｋｉｎｄ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｕｔｔｉｎｇ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．Ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅｓｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎａｍｅｌｙ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｂｅｉｎｇ ｕｓｅｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｗｉｄｅｌｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｓｔｏｒａｇｅ
