存儲虛擬化技術論文
存儲虛擬化技術論文
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。這是學習啦小編為大家整理的存儲虛擬化技術論文，僅供參考!
存儲虛擬化技術論文篇一
淺談存儲虛擬化技術
摘要：本文主要就虛擬存儲化技術的概念、主要特點、相關技術、虛擬存儲化的作用以及怎樣認識虛擬存儲化作了有關的描述與解析。
關鍵詞：存儲虛擬化 技術
計算機存儲技術經歷了從單個的磁盤、磁帶、RAID到存儲網絡系統(tǒng)的發(fā)展歷程,這一路走來似乎緩慢而艱辛,隨著存儲數據的不斷增長,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)從數據驅動的具體工作中解放出來,從而使用戶能夠隨意地按實際需要對有限的存儲資源進行分配。虛擬化可以將多個物理存儲資源池合成一個虛擬的存儲資源,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。
存儲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、邏輯的數據存儲空間展現(xiàn)在用戶面前。最基礎的存儲虛擬化實現(xiàn)是在主機層,通過計算機操作系統(tǒng)的邏輯卷管理器能夠很便捷的為應用系統(tǒng)和用戶分配存儲容量。
2、存儲虛擬化的主要特點
(1)虛擬存儲為大容量存儲系統(tǒng)集中管理提供了一個手段,由網絡中的一個環(huán)節(jié)(如服務器)進行統(tǒng)一管理,從而避免了由于擴充存儲設備為管理帶來的麻煩。
(2)對于視頻網絡系統(tǒng)虛擬存儲最值得一提的特點是:大幅度提高存儲系統(tǒng)整體訪問的帶寬。多個存儲模塊組成了當前的存儲系統(tǒng),而虛擬存儲系統(tǒng)能夠很好地實現(xiàn)負載平衡,把每次數據訪問所需占用的帶寬十分合理地分配到各個存儲模塊上,這樣整個視頻網絡系統(tǒng)的訪問帶寬就變大了。
(3)虛擬存儲技術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備的投資。
(4)虛擬存儲技術能夠通過相關管理軟件,為網絡系統(tǒng)提供許多其它的功能,現(xiàn)在比較流行的如無需服務器的遠程鏡像、數據快照等技術。
3、相關存儲技術
現(xiàn)在虛擬存儲的發(fā)展還沒有一個統(tǒng)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。對稱式虛擬存儲技術是指虛擬存儲控制設備與存儲軟件系統(tǒng),交換設備集成為一個整體,內嵌在網絡數據傳輸路徑中;非對稱式虛擬存儲技術是指虛擬存儲控制設備獨立于數據傳輸路徑之外。而從它的實現(xiàn)原理來看也有兩種方式:即數據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
3.1.1 大容量高速緩存的應用,使數據傳輸速度明顯提高
緩存是位于主機與存儲設備之間的I/O路徑上的中間介質被存儲系統(tǒng)廣泛采用的。當主機向存儲設備讀取數據時,會先把與當前數據存儲位置相關聯(lián)的數據讀到緩存中,并將多次調用過的數據保留在緩存中;當主機讀/寫數據時,緩存這個中間介質就能夠大大提高讀/寫速度。
3.1.2 多端口并行技術,使I/O瓶頸消于無形
傳統(tǒng)的存儲設備中控制端口與邏輯盤之間關系就是一一對應,訪問一塊硬盤只能通過一個特定的控制器端口。但在對稱式虛擬存儲設備中,SAN Appliance的存儲端口與LUN的關系是虛擬的,即多臺主機可以通過多個存儲端口(最多8個)同時并發(fā)訪問同一個LUN;在光纖通道100MB/帶寬的大前提條件下,并行工作的端口數量越多,數據帶寬就越高。
3.1.3 邏輯存儲單元為用戶提供了高速的磁盤訪問速度
在視頻應用環(huán)境中,應用程序讀寫數據是以固定大小(512byte～1MB)的數據塊為單位的。但存儲系統(tǒng)為了能保證應用程序的帶寬需求,常常設計為傳輸512byte大小以上的數據塊時才能達到其最佳I/O性能。對稱式虛擬存儲系統(tǒng)為主機提供了真正的超大容量、高性能的LUN,使數據傳輸速度得到有效提高,解除了主機CPU的大工作量,有效提高了主機性能。
3.1.4 成對的HSTD系統(tǒng)的容錯性能
HSTD是在對稱式虛擬存儲系統(tǒng)中數據進出的必經之地,存儲池則是數據存放地。由于存儲池中的數據都有容錯機制保障數據安全,因此用戶當然關心HSTD是否有容錯保護。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內嵌的網絡管理服務保證緩存數據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備,最終實現(xiàn)超大規(guī)模Fabric結構的SAN
因為系統(tǒng)延續(xù)了標準的SAN結構,為系統(tǒng)之后的擴展和互連提供了技術保障,所以在SAN Appliance之上能夠方便的連接交換設備,最終實現(xiàn)超大規(guī)模Fabric結構的SAN。
3.2 非對稱式虛擬存儲系統(tǒng)具有如下特點
(1)將不同物理硬盤陣列中的容量進行邏輯組合,實現(xiàn)虛擬的帶區(qū)集,將多個陣列控制器端口進行綁定,一定程度上將系統(tǒng)的可用帶寬提高了。
(2)在交換機端口數量充足的情況下,可在一個網絡內安裝兩臺虛擬存儲設備用以實現(xiàn)Strip信息和訪問權限的冗余。
3.3 數據塊虛擬與虛擬文件系統(tǒng)
數據塊虛擬存儲方案可用于解決數據傳輸過程中的沖突和延時問題。在多交換機組成的大型Fabric結構的SAN中,由于多臺主機通過多個交換機端口讀/寫存儲設備,數據塊沖突和延時問題非常突出。數據塊虛擬存儲方案采用虛擬的多端口并行技術,為多臺客戶機提供了很高的帶寬,盡可能減少了延時與沖突的發(fā)生。對稱式拓撲結構是數據塊虛擬存儲方案在實際應用中的表現(xiàn)形式。
虛擬文件系統(tǒng)存儲方案適用于解決大規(guī)模網絡系統(tǒng)中文件共享的安全機制問題。通過對不同的站點賦予不同的訪問權限,保證網絡文件的安全。非對稱式拓撲結構是虛擬文件系統(tǒng)存儲方案在實際應用中的表現(xiàn)形式。
4、存儲虛擬化的作用
存儲虛擬化是對存儲設備等硬件資源進行抽象化,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,也不用關心數據將經過哪一條路徑又通往哪一個具體的存儲設備。
存儲虛擬化技術論文篇二
三種存儲虛擬化技術淺析
摘 要：本文對存儲虛擬化技術提出了三種虛擬化技術方法，并進行相應介紹，通過三種不同的虛擬化技術對比，可以給企業(yè)進行選擇相應設備虛擬化時采用的技術方案提供相應參考。
關鍵詞：存儲虛擬化;主機虛擬化;網絡虛擬化
中圖分類號：G250.73 文獻標識碼：A
數據是企業(yè)最大的財富，任何一家公司都不可掉以輕心。數據一旦丟失，企業(yè)失去的不僅是眼前的財富，更可能是未來的發(fā)展機會，因此許多企業(yè)紛紛引入先進的網絡存儲技術，希望存儲資源像我們日常生活中的水和電一樣，成為企業(yè)信息系統(tǒng)中的“公用設施”。
光纖通道的引入為分布式存儲系統(tǒng)的應用掃清了道路，使得異構主機能夠在分布式存儲系統(tǒng)中實現(xiàn)共享。“存儲公用設施模型“要求存儲系統(tǒng)的管理處于集中控制之下，同時允許分布于不同地理位置的主機能夠訪問集中管理的數據，用戶不必考慮存儲設備的布局方式、采用何種存儲系統(tǒng)以及資源如何配置。同時，用戶也會有一種強烈的安全感，確信未經授權的數據訪問將會遭到嚴禁。
存儲虛擬化是支持存儲公用設施模型的關鍵技術，是安全可靠的動態(tài)存儲池，可以適應和包容豐富多樣、迅速發(fā)展的存儲設備，具備為異構服務器和客戶機提供服務的能力。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，能夠支持異構存儲和服務器環(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動器、產生合成式驅動器、聯(lián)結多個存儲子系統(tǒng)構成單一驅動器、實現(xiàn)集中管理以及靈活的存儲容量擴充。具有可視性和可管理性，能夠在更新和恢復等突發(fā)事件發(fā)生時及時通知管理員。通過TCP/IP網絡實現(xiàn)鏡像、快照和異步遠程拷貝等數據復制操作。
從系統(tǒng)的觀點看，有三種主要的存儲虛擬化方法：基于主機的虛擬存儲;基于存儲設備的虛擬存儲;基于網絡的虛擬存儲。
1 基于主機的虛擬存儲
基于主機的虛擬存儲依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個或多個主機上，實現(xiàn)存儲虛擬化的控制和管理。由于控制軟件是運行在主機上，這就會占用主機的處理時間。因此，這種方法的可擴充性較差，實際運行的性能不是很好?；谥鳈C的方法也有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)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數據。這種方法要求在主機上安裝適當的控制軟件，因此一個主機的故障可能影響整個SAN系統(tǒng)中數據的完整性。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，因為不需要任何附加硬件，基于主機的虛擬化方法最容易實現(xiàn)，其設備成本最低。使用這種方法的供應商趨向于成為存儲管理領域的軟件廠商，而且目前已經有成熟的軟件產品。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，基于主機的存儲虛擬化是一種性價比不錯的方法。
2 基于存儲設備的虛擬化
基于存儲設備的存儲虛擬化方法依賴于提供相關功能的存儲模塊。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備的SAN存儲系統(tǒng)，這種方法的運行效果并不是很好。依賴于存儲供應商的功能模塊將會在系統(tǒng)中排斥JBODS(JustaBunchofDisks，簡單的硬盤組)和簡單存儲設備的使用，因為這些設備并沒有提供存儲虛擬化的功能。當然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨的存儲供應商。
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現(xiàn)，容易和某個特定存儲供應商的設備相協(xié)調，所以更容易管理，同時它對用戶或管理人員都是透明的。但是，我們必須注意到，因為缺乏足夠的軟件進行支持，這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監(jiān)控。
3 基于網絡的虛擬存儲
基于網絡的虛擬化方法是在網絡設備之間實現(xiàn)存儲虛擬化功能，具體有下面2種方式：
3.1 基于互聯(lián)設備的虛擬化
基于互聯(lián)設備的方法如果是對稱的，那么控制信息和數據走在同一條通道上;如果是不對稱的，控制信息和數據走在不同的路徑上。在對稱的方式下，互聯(lián)設備可能成為瓶頸，但是多重設備管理和負載平衡機制可以減緩瓶頸的矛盾。同時，多重設備管理環(huán)境中，當一個設備發(fā)生故障時，也比較容易支持服務器實現(xiàn)故障接替。但是，這將產生多個SAN孤島，因為一個設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展性，因為數據和控制信息的路徑是分離的。
但是，基于設備的方法也繼承了基于主機虛擬化方法的一些缺陷，因為它仍然需要一個運行在主機上的代理軟件或基于主機的適配器，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數據。同時，在異構操作系統(tǒng)間的互操作性仍然是一個問題。
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現(xiàn)存儲虛擬化功能。供應商通常也提供運行在主機上的附加軟件來進一步增強存儲管理能力。在此方法中，路由器被放置于每個主機到存儲網絡的數據通道中，用來截取網絡中任何一個從主機到存儲系統(tǒng)的命令。由于路由器潛在地為每一臺主機服務，大多數控制模塊存在于路由器的固件中，相對于基于主機和大多數基于互聯(lián)設備的方法，這種方法的性能更好、效果更佳。由于不依賴于在每個主機上運行的代理服務器，這種方法比基于主機或基于設備的方法具有更好的安全性。當連接主機到存儲網絡的路由器出現(xiàn)故障時，仍然可能導致主機上的數據不能被訪問。但是只有聯(lián)結于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解決方法。由于路由器經常作為協(xié)議轉換的橋梁，基于路由器的方法也可以在異構操作系統(tǒng)和多供應商存儲環(huán)境之間提供互操作性。每一種方法都由其優(yōu)缺點。
結語
基于主機和基于存儲的方法對于初期的采用者來說魅力最大，因為他們不需要任何附加硬件，但對于異構存儲系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的運行效果并不是很好。對于那些要求最大限度進行互操作的企業(yè)來說，基于交換機或基于路由器的方法可能更為恰當。對那些要求更高可擴充性的用戶來說，基于路由器的方法是最優(yōu)選擇?；诨ヂ?lián)設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，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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[2]王楠，蔣金虎.存儲虛擬化技術研究與比較[J].洛陽師范學院學報，2007.
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