存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)研究比較

4.存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)與比較

4.1基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)

基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)完全依賴存儲(chǔ)管理軟件，無需任何附加硬件。基于主機(jī)的存儲(chǔ)管理軟件，在系統(tǒng)和應(yīng)用級上，實(shí)現(xiàn)多機(jī)間的共享存儲(chǔ)、存儲(chǔ)資源管理（存儲(chǔ)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(chǔ)管理任務(wù)。

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

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

它是存儲(chǔ)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(gè)虛擬數(shù)據(jù)視圖，屏蔽了底層實(shí)現(xiàn)。

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

通過基于主機(jī)的卷管理程序和附加設(shè)備接口，給主機(jī)提供一個(gè)整合的存儲(chǔ)訪問視圖。卷管理程序?yàn)樘摂M存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ)

存儲(chǔ)設(shè)備虛擬層管理共享存儲(chǔ)資源并匹配可用資源和訪問請求。基于存儲(chǔ)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(gè)物理磁盤按照一定方式組織起來形成一個(gè)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(jī)所看到的虛擬邏輯單元，可以當(dāng)作一個(gè)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(chǔ)的物理設(shè)備。

虛擬磁盤提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁盤實(shí)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(huì)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(chǔ)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(shí)，數(shù)據(jù)并不會(huì)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(chǔ)

網(wǎng)絡(luò)虛擬層包括了綁定管理軟件的存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化功能，它將類似于卷管理的功能擴(kuò)展到整個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)管理Host視圖、共享存儲(chǔ)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(chǔ)可采用對稱或非對稱的虛擬存儲(chǔ)架構(gòu)。在非對稱架構(gòu)中，虛擬存儲(chǔ)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(jī)對存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行訪問。虛擬存儲(chǔ)控制器對所有存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備時(shí)。不再經(jīng)過虛擬存儲(chǔ)控制器，而是直接使存儲(chǔ)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(chǔ)控制設(shè)備直接位于服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備之間，利用運(yùn)行其上的存儲(chǔ)管理軟件來管理和配置所有存儲(chǔ)設(shè)備，組成一個(gè)大型的存儲(chǔ)池，其中的若干存儲(chǔ)設(shè)備以一個(gè)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(chǔ)控制設(shè)備有多個(gè)數(shù)據(jù)通路與存儲(chǔ)設(shè)備連接，多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備并發(fā)工作，所以系統(tǒng)總的存儲(chǔ)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(chǔ)控制設(shè)備可能成為瓶頸，并易出現(xiàn)單點(diǎn)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(chǔ)實(shí)現(xiàn)方法

5.1基于互聯(lián)設(shè)備的虛擬化

其虛擬存儲(chǔ)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(jī)制可以減緩瓶頸。在多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)。較易支持故障替換，但這將產(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(chǔ)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(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)之上，具有基于主機(jī)的虛擬方法的諸多優(yōu)勢—易使用、價(jià)格低，但也繼承了基于主機(jī)的虛擬方法的一些缺陷，因?yàn)榛诨ヂ?lián)設(shè)備的虛擬方法，仍然需要運(yùn)行于主機(jī)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)致訪問到未受保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，在異構(gòu)操作系統(tǒng)間的互操作性仍是一個(gè)問題。

5.2基于交換機(jī)的虛擬化

其虛擬方法是把虛擬功能模塊嵌人交換機(jī)的固件或者放置附屬千交換機(jī)的服務(wù)器上。由于并不要求在每臺主機(jī)上都運(yùn)行虛擬功能模塊，該方法不存在基于設(shè)備或基于主機(jī)虛擬存儲(chǔ)環(huán)境中可能遇到的安全性問題。同時(shí)。在異構(gòu)環(huán)境中也能提供更好的互操作性。但是，交換機(jī)仍然是一個(gè)性能瓶頸。也可能成為故障敏感點(diǎn)。為提高可靠性，可引入備用交換機(jī)，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(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)主機(jī)到存儲(chǔ)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(jī)到存儲(chǔ)系統(tǒng)的命令。相對于基于主機(jī)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(jī)到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時(shí)，可能導(dǎo)致主機(jī)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(jī)才受影響，其他主機(jī)仍可通過其他路由器訪問存儲(chǔ)系統(tǒng)。可通過冗余路由器支持動(dòng)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(chǔ)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(gè)應(yīng)用場合不斷增加，由于存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)應(yīng)用場合的復(fù)雜性和不同用戶的存儲(chǔ)需求的多樣化，存儲(chǔ)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(gè)性化存儲(chǔ)服務(wù)。另外，存儲(chǔ)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(chǔ)虛擬化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以解決操作平臺、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備等廠商及產(chǎn)品之間的互操作性問題，推動(dòng)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的發(fā)展。

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