存儲虛擬化技術(shù)研究比較

4.存儲虛擬化技術(shù)實現(xiàn)與比較

4.1基于主機的虛擬存儲

基于主機的虛擬存儲完全依賴存儲管理軟件，無需任何附加硬件。基于主機的存儲管理軟件，在系統(tǒng)和應(yīng)用級上，實現(xiàn)多機間的共享存儲、存儲資源管理（存儲媒介、卷、文件管理）、數(shù)據(jù)復(fù)制和數(shù)據(jù)遷移、遠(yuǎn)程備份、集群系統(tǒng)、災(zāi)難恢復(fù)等存儲管理任務(wù)。

基于主機的虛擬存儲又可分為數(shù)據(jù)塊以上虛擬層和數(shù)據(jù)塊存儲虛擬層：

4.1.1數(shù)據(jù)塊以上虛擬層（ViAualization above Block ）

它是存儲虛擬化的最頂層，通過文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫給應(yīng)用程序提供一個虛擬數(shù)據(jù)視圖，屏蔽了底層實現(xiàn)。

4.1.2數(shù)據(jù)塊存儲虛擬層（Block Storage Virtualzation ）

通過基于主機的卷管理程序和附加設(shè)備接口，給主機提供一個整合的存儲訪問視圖。卷管理程序為虛擬存儲設(shè)備創(chuàng)建邏輯卷。井負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)塊UO請求的路由。

4.2基于存儲設(shè)備的虛擬存儲

存儲設(shè)備虛擬層管理共享存儲資源并匹配可用資源和訪問請求。基于存儲設(shè)備的虛擬方法目前最常用的是虛擬磁盤。虛擬磁盤是指把多個物理磁盤按照一定方式組織起來形成一個標(biāo)準(zhǔn)的虛擬邏輯設(shè)備。虛擬磁盤主要由功能設(shè)備、管理器以及物理磁盤組成。

4.2.1功能設(shè)備

它是主機所看到的虛擬邏輯單元，可以當(dāng)作一個標(biāo)準(zhǔn)的磁盤設(shè)備使用。

4.2.2管理器

它通過一系列“邏輯磁道與物理磁道”指針轉(zhuǎn)換表完成邏輯磁盤到物理磁盤卷的間接地址映射。

4.2.3物理磁盤

它用于存儲的物理設(shè)備。

虛擬磁盤提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁盤實際物理容量的虛擬空間。不管功能磁盤分配了多少空間，如果沒有數(shù)據(jù)寫到虛擬磁盤上，就不會占用任何物理磁盤空間。數(shù)據(jù)按照控制器內(nèi)部的性能優(yōu)化算法被存儲到后臺的物理磁盤上。數(shù)據(jù)被有效地分布到后臺的所有磁盤上，消除了對物理磁盤的竟?fàn)幩斐傻男阅芷款i。當(dāng)數(shù)據(jù)更新時，數(shù)據(jù)并不會被寫回原來的位置，極大地改善了更新操作的性能。

4.3基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲

網(wǎng)絡(luò)虛擬層包括了綁定管理軟件的存儲服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實現(xiàn)存儲虛擬化功能，它將類似于卷管理的功能擴(kuò)展到整個存儲網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)管理Host視圖、共享存儲資源、數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)遷移及遠(yuǎn)程備份等，并對數(shù)據(jù)路徑進(jìn)行管理避免性能瓶頸。

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲可采用對稱或非對稱的虛擬存儲架構(gòu)。在非對稱架構(gòu)中，虛擬存儲控制器處于系統(tǒng)數(shù)據(jù)通路之外。不直接參與數(shù)據(jù)的傳輸。服務(wù)器可以直接經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的交換機對存儲設(shè)備進(jìn)行訪問。虛擬存儲控制器對所有存儲設(shè)備進(jìn)行配置。并將配置信息提交給所有服務(wù)器。服務(wù)器在訪問存儲設(shè)備時。不再經(jīng)過虛擬存儲控制器，而是直接使存儲設(shè)備并發(fā)工作，同樣達(dá)到了增大傳輸帶寬的目的。而對稱式架構(gòu)中，虛擬存儲控制設(shè)備直接位于服務(wù)器與存儲設(shè)備之間，利用運行其上的存儲管理軟件來管理和配置所有存儲設(shè)備，組成一個大型的存儲池，其中的若干存儲設(shè)備以一個邏輯分區(qū)的形式，被系統(tǒng)中所有服務(wù)器訪問。虛擬存儲控制設(shè)備有多個數(shù)據(jù)通路與存儲設(shè)備連接，多個存儲設(shè)備并發(fā)工作，所以系統(tǒng)總的存儲設(shè)備訪問效率可達(dá)到較高水平。

非對稱結(jié)構(gòu)控制信息和數(shù)據(jù)走不同的路徑，而對稱結(jié)構(gòu)控制信息和數(shù)據(jù)走同一條通道。所以非對稱結(jié)構(gòu)比對稱結(jié)構(gòu)具有更好的可擴(kuò)展性。非對稱結(jié)構(gòu)性能和可擴(kuò)展性比較好，但安全性不高。對稱結(jié)構(gòu)中。虛擬存儲控制設(shè)備可能成為瓶頸，并易出現(xiàn)單點故障；由于不再是標(biāo)準(zhǔn)的SAN結(jié)構(gòu)，對稱結(jié)構(gòu)的開放性和互操作性差。

5.基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲實現(xiàn)方法

5.1基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬化

其虛擬存儲架構(gòu)可以是對稱的或非對稱的。在對稱結(jié)構(gòu)中。互聯(lián)設(shè)備可能成為瓶頸。多重設(shè)備管理和負(fù)載平衡機制可以減緩瓶頸。在多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個設(shè)備出現(xiàn)故障時。較易支持故障替換，但這將產(chǎn)生多個SAN孤島。因為一個設(shè)備僅控制與它所連接的存儲系統(tǒng)。

基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬功能模塊，能夠在專用服務(wù)器中運行于標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)之上，具有基于主機的虛擬方法的諸多優(yōu)勢—易使用、價格低，但也繼承了基于主機的虛擬方法的一些缺陷，因為基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬方法，仍然需要運行于主機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(dāng)?shù)闹鳈C配置，都可能導(dǎo)致訪問到未受保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時，在異構(gòu)操作系統(tǒng)間的互操作性仍是一個問題。

5.2基于交換機的虛擬化

其虛擬方法是把虛擬功能模塊嵌人交換機的固件或者放置附屬千交換機的服務(wù)器上。由于并不要求在每臺主機上都運行虛擬功能模塊，該方法不存在基于設(shè)備或基于主機虛擬存儲環(huán)境中可能遇到的安全性問題。同時。在異構(gòu)環(huán)境中也能提供更好的互操作性。但是，交換機仍然是一個性能瓶頸。也可能成為故障敏感點。為提高可靠性，可引入備用交換機，用于數(shù)據(jù)通路上的故障替換。

5.3基于路由器的虛擬化

其虛擬方法是在路由器周件上實現(xiàn)虛擬存儲功能。供應(yīng)商通常也提供運行在主機上的附加軟件來進(jìn)一步增強存儲管理能力。采用基于路由器的虛擬方法，帶虛擬功能模塊的路由器，被置于每個主機到存儲網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通路中，用來截取網(wǎng)絡(luò)中任何一條從主機到存儲系統(tǒng)的命令。相對于基于主機和大多數(shù)基于互連設(shè)備的虛擬方法，基于路由器的虛擬方法性能更好、效果更佳，具有更好的安全性。

當(dāng)連接主機到存儲網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時，可能導(dǎo)致主機中的數(shù)據(jù)不能被訪問，但只有連接于故障路由器的主機才受影響，其他主機仍可通過其他路由器訪問存儲系統(tǒng)。可通過冗余路由器支持動態(tài)多路徑，解決上述故障問題。由于路由器常作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁，基于路由器的虛擬方法，也可為異構(gòu)操作系統(tǒng)和多供應(yīng)商存儲環(huán)境提供更好的互操作性。

6.結(jié)論

目前，海量數(shù)據(jù)需求在各個應(yīng)用場合不斷增加，由于存儲虛擬化技術(shù)能夠提供系統(tǒng)的可用性、可靠性并易于維護(hù)，它正在成為存儲領(lǐng)域的核心技術(shù)。

當(dāng)然我們也不能忽視虛擬技術(shù)的一些潛在的問題。首先，由于存儲應(yīng)用場合的復(fù)雜性和不同用戶的存儲需求的多樣化，存儲虛擬化技術(shù)必須加以豐富和完善（如數(shù)據(jù)的備份、復(fù)制、恢復(fù)、遠(yuǎn)程容災(zāi)、快照和多重鏡像支持等），以提供良好的個性化存儲服務(wù)。另外，存儲虛擬化依然缺乏高度的標(biāo)準(zhǔn)化，不同的虛擬產(chǎn)品之間的兼容性還有待進(jìn)一步提高，必須盡快制定業(yè)界公認(rèn)的存儲虛擬化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以解決操作平臺、網(wǎng)絡(luò)和存儲設(shè)備等廠商及產(chǎn)品之間的互操作性問題，推動存儲虛擬化技術(shù)的發(fā)展。

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