存储虚拟化技术论文
存储虚拟化技术论文
存储虚拟化:可以理解为把硬件资源抽象化,用虚拟形式来展示它们。这是学习啦小编为大家整理的存储虚拟化技术论文，仅供参考!
存储虚拟化技术论文篇一
浅谈存储虚拟化技术
摘要：本文主要就虚拟存储化技术的概念、主要特点、相关技术、虚拟存储化的作用以及怎样认识虚拟存储化作了有关的描述与解析。
关键词：存储虚拟化 技术
计算机存储技术经历了从单个的磁盘、磁带、RAID到存储网络系统的发展历程,这一路走来似乎缓慢而艰辛,随着存储数据的不断增长,对存储空间的迫切需求推动着存储虚拟化技术不断向前。
1、什么是存储虚拟化
存储虚拟化:可以理解为把硬件资源抽象化,用虚拟形式来展示它们。虚拟化能够把物理的存储系统从数据驱动的具体工作中解放出来,从而使用户能够随意地按实际需要对有限的存储资源进行分配。虚拟化可以将多个物理存储资源池合成一个虚拟的存储资源,再对其实施集中管理或者以逻辑方式将其分成多个虚拟机。
存储虚拟化技术是通过把物理层资源抽象化,从而将一个灵活的、逻辑的数据存储空间展现在用户面前。最基础的存储虚拟化实现是在主机层,通过计算机操作系统的逻辑卷管理器能够很便捷的为应用系统和用户分配存储容量。
2、存储虚拟化的主要特点
(1)虚拟存储为大容量存储系统集中管理提供了一个手段,由网络中的一个环节(如服务器)进行统一管理,从而避免了由于扩充存储设备为管理带来的麻烦。
(2)对于视频网络系统虚拟存储最值得一提的特点是:大幅度提高存储系统整体访问的带宽。多个存储模块组成了当前的存储系统,而虚拟存储系统能够很好地实现负载平衡,把每次数据访问所需占用的带宽十分合理地分配到各个存储模块上,这样整个视频网络系统的访问带宽就变大了。
(3)虚拟存储技术使得存储资源管理变得更加灵活,能够把不同类型的存储设备集中管理统一分配使用,有效保障了用户以往对存储设备的投资。
(4)虚拟存储技术能够通过相关管理软件,为网络系统提供许多其它的功能,现在比较流行的如无需服务器的远程镜像、数据快照等技术。
3、相关存储技术
现在虚拟存储的发展还没有一个统一的标准,从它的拓扑结构来看主要有两种方式:即对称式与非对称式。对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备与存储软件系统,交换设备集成为一个整体,内嵌在网络数据传输路径中;非对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备独立于数据传输路径之外。而从它的实现原理来看也有两种方式:即数据块虚拟与虚拟文件系统。
3.1 对称式虚拟存储具有以下主要特点
3.1.1 大容量高速缓存的应用,使数据传输速度明显提高
缓存是位于主机与存储设备之间的I/O路径上的中间介质被存储系统广泛采用的。当主机向存储设备读取数据时,会先把与当前数据存储位置相关联的数据读到缓存中,并将多次调用过的数据保留在缓存中;当主机读/写数据时,缓存这个中间介质就能够大大提高读/写速度。
3.1.2 多端口并行技术,使I/O瓶颈消于无形
传统的存储设备中控制端口与逻辑盘之间关系就是一一对应,访问一块硬盘只能通过一个特定的控制器端口。但在对称式虚拟存储设备中,SAN Appliance的存储端口与LUN的关系是虚拟的,即多台主机可以通过多个存储端口(最多8个)同时并发访问同一个LUN;在光纤通道100MB/带宽的大前提条件下,并行工作的端口数量越多,数据带宽就越高。
3.1.3 逻辑存储单元为用户提供了高速的磁盘访问速度
在视频应用环境中,应用程序读写数据是以固定大小(512byte～1MB)的数据块为单位的。但存储系统为了能保证应用程序的带宽需求,常常设计为传输512byte大小以上的数据块时才能达到其最佳I/O性能。对称式虚拟存储系统为主机提供了真正的超大容量、高性能的LUN,使数据传输速度得到有效提高,解除了主机CPU的大工作量,有效提高了主机性能。
3.1.4 成对的HSTD系统的容错性能
HSTD是在对称式虚拟存储系统中数据进出的必经之地,存储池则是数据存放地。由于存储池中的数据都有容错机制保障数据安全,因此用户当然关心HSTD是否有容错保护。和许多大型存储系统一样,HSTD在成熟的对称式虚拟存储系统中是成对配制的,每对HSTD之间是通过SAN Appliance内嵌的网络管理服务保证缓存数据一致和提供相互通信的。
3.1.5 在SAN Appliance之上能够方便的连接交换设备,最终实现超大规模Fabric结构的SAN
因为系统延续了标准的SAN结构,为系统之后的扩展和互连提供了技术保障,所以在SAN Appliance之上能够方便的连接交换设备,最终实现超大规模Fabric结构的SAN。
3.2 非对称式虚拟存储系统具有如下特点
(1)将不同物理硬盘阵列中的容量进行逻辑组合,实现虚拟的带区集,将多个阵列控制器端口进行绑定,一定程度上将系统的可用带宽提高了。
(2)在交换机端口数量充足的情况下,可在一个网络内安装两台虚拟存储设备用以实现Strip信息和访问权限的冗余。
3.3 数据块虚拟与虚拟文件系统
数据块虚拟存储方案可用于解决数据传输过程中的冲突和延时问题。在多交换机组成的大型Fabric结构的SAN中,由于多台主机通过多个交换机端口读/写存储设备,数据块冲突和延时问题非常突出。数据块虚拟存储方案采用虚拟的多端口并行技术,为多台客户机提供了很高的带宽,尽可能减少了延时与冲突的发生。对称式拓扑结构是数据块虚拟存储方案在实际应用中的表现形式。
虚拟文件系统存储方案适用于解决大规模网络系统中文件共享的安全机制问题。通过对不同的站点赋予不同的访问权限,保证网络文件的安全。非对称式拓扑结构是虚拟文件系统存储方案在实际应用中的表现形式。
4、存储虚拟化的作用
存储虚拟化是对存储设备等硬件资源进行抽象化,这种虚拟化使用户能够与存储资源中大量的物理特性分离开来。从用户角度看,虚拟化的存储资源就如同一个巨大的“存储池”,用户不会看到诸如磁盘、磁带等的存储部件,也不用关心数据将经过哪一条路径又通往哪一个具体的存储设备。
存储虚拟化技术论文篇二
三种存储虚拟化技术浅析
摘 要：本文对存储虚拟化技术提出了三种虚拟化技术方法，并进行相应介绍，通过三种不同的虚拟化技术对比，可以给企业进行选择相应设备虚拟化时采用的技术方案提供相应参考。
关键词：存储虚拟化;主机虚拟化;网络虚拟化
中图分类号：G250.73 文献标识码：A
数据是企业最大的财富，任何一家公司都不可掉以轻心。数据一旦丢失，企业失去的不仅是眼前的财富，更可能是未来的发展机会，因此许多企业纷纷引入先进的网络存储技术，希望存储资源像我们日常生活中的水和电一样，成为企业信息系统中的“公用设施”。
光纤通道的引入为分布式存储系统的应用扫清了道路，使得异构主机能够在分布式存储系统中实现共享。“存储公用设施模型“要求存储系统的管理处于集中控制之下，同时允许分布于不同地理位置的主机能够访问集中管理的数据，用户不必考虑存储设备的布局方式、采用何种存储系统以及资源如何配置。同时，用户也会有一种强烈的安全感，确信未经授权的数据访问将会遭到严禁。
存储虚拟化是支持存储公用设施模型的关键技术，是安全可靠的动态存储池，可以适应和包容丰富多样、迅速发展的存储设备，具备为异构服务器和客户机提供服务的能力。因此，虚拟存储系统必须具备下列功能：存储协议的自由转换，例如从SCSI到光纤通道协议或者从SSA到光纤通道协议，能够支持异构存储和服务器环境。支持高可用性和高性能SAN存储配置，例如指定主从镜像和空闲驱动器、产生合成式驱动器、联结多个存储子系统构成单一驱动器、实现集中管理以及灵活的存储容量扩充。具有可视性和可管理性，能够在更新和恢复等突发事件发生时及时通知管理员。通过TCP/IP网络实现镜像、快照和异步远程拷贝等数据复制操作。
从系统的观点看，有三种主要的存储虚拟化方法：基于主机的虚拟存储;基于存储设备的虚拟存储;基于网络的虚拟存储。
1 基于主机的虚拟存储
基于主机的虚拟存储依赖于代理或管理软件，它们安装在一个或多个主机上，实现存储虚拟化的控制和管理。由于控制软件是运行在主机上，这就会占用主机的处理时间。因此，这种方法的可扩充性较差，实际运行的性能不是很好。基于主机的方法也有可能影响到系统的稳定性和安全性，因为有可能导致不经意间越权访问到受保护的数据。这种方法要求在主机上安装适当的控制软件，因此一个主机的故障可能影响整个SAN系统中数据的完整性。软件控制的存储虚拟化还可能由于不同存储厂商软硬件的差异而带来不必要的互操作性开销，所以这种方法的灵活性也比较差。
但是，因为不需要任何附加硬件，基于主机的虚拟化方法最容易实现，其设备成本最低。使用这种方法的供应商趋向于成为存储管理领域的软件厂商，而且目前已经有成熟的软件产品。这些软件可以提供便于使用的图形接口，方便地用于SAN的管理和虚拟化，在主机和小型SAN结构中有着良好的负载平衡机制。从这个意义上看，基于主机的存储虚拟化是一种性价比不错的方法。
2 基于存储设备的虚拟化
基于存储设备的存储虚拟化方法依赖于提供相关功能的存储模块。如果没有第三方的虚拟软件，基于存储的虚拟化经常只能提供一种不完全的存储虚拟化解决方案。对于包含多厂商存储设备的SAN存储系统，这种方法的运行效果并不是很好。依赖于存储供应商的功能模块将会在系统中排斥JBODS(JustaBunchofDisks，简单的硬盘组)和简单存储设备的使用，因为这些设备并没有提供存储虚拟化的功能。当然，利用这种方法意味着最终将锁定某一家单独的存储供应商。
基于存储的虚拟化方法也有一些优势：在存储系统中这种方法较容易实现，容易和某个特定存储供应商的设备相协调，所以更容易管理，同时它对用户或管理人员都是透明的。但是，我们必须注意到，因为缺乏足够的软件进行支持，这就使得解决方案更难以客户化(customzing)和监控。
3 基于网络的虚拟存储
基于网络的虚拟化方法是在网络设备之间实现存储虚拟化功能，具体有下面2种方式：
3.1 基于互联设备的虚拟化
基于互联设备的方法如果是对称的，那么控制信息和数据走在同一条通道上;如果是不对称的，控制信息和数据走在不同的路径上。在对称的方式下，互联设备可能成为瓶颈，但是多重设备管理和负载平衡机制可以减缓瓶颈的矛盾。同时，多重设备管理环境中，当一个设备发生故障时，也比较容易支持服务器实现故障接替。但是，这将产生多个SAN孤岛，因为一个设备仅控制与它所连接的存储系统。非对称式虚拟存储比对称式更具有可扩展性，因为数据和控制信息的路径是分离的。
但是，基于设备的方法也继承了基于主机虚拟化方法的一些缺陷，因为它仍然需要一个运行在主机上的代理软件或基于主机的适配器，任何主机的故障或不适当的主机配置都可能导致访问到不被保护的数据。同时，在异构操作系统间的互操作性仍然是一个问题。
3.2 基于路由器的虚拟化
基于路由器的方法是在路由器固件上实现存储虚拟化功能。供应商通常也提供运行在主机上的附加软件来进一步增强存储管理能力。在此方法中，路由器被放置于每个主机到存储网络的数据通道中，用来截取网络中任何一个从主机到存储系统的命令。由于路由器潜在地为每一台主机服务，大多数控制模块存在于路由器的固件中，相对于基于主机和大多数基于互联设备的方法，这种方法的性能更好、效果更佳。由于不依赖于在每个主机上运行的代理服务器，这种方法比基于主机或基于设备的方法具有更好的安全性。当连接主机到存储网络的路由器出现故障时，仍然可能导致主机上的数据不能被访问。但是只有联结于故障路由器的主机才会受到影响，其他主机仍然可以通过其他路由器访问存储系统。路由器的冗余可以支持动态多路径，这也为上述故障问题提供了一个解决方法。由于路由器经常作为协议转换的桥梁，基于路由器的方法也可以在异构操作系统和多供应商存储环境之间提供互操作性。每一种方法都由其优缺点。
结语
基于主机和基于存储的方法对于初期的采用者来说魅力最大，因为他们不需要任何附加硬件，但对于异构存储系统和操作系统而言，系统的运行效果并不是很好。对于那些要求最大限度进行互操作的企业来说，基于交换机或基于路由器的方法可能更为恰当。对那些要求更高可扩充性的用户来说，基于路由器的方法是最优选择。基于互联设备的方法处于两者之间，它回避了一些安全性问题，存储虚拟化的功能较强，能减轻单一主机的负载，同时可获得很好的可扩充性。
参考文献
[1]郭涛.存储虚拟化应用为先[J].日立数据系统有限公司，2010-12-15.
[2]王楠，蒋金虎.存储虚拟化技术研究与比较[J].洛阳师范学院学报，2007.
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