存儲虛擬化(共7頁)

1、長沙(chn sh)理工大學(xué)存儲技術(shù)基礎(chǔ)(jch)課程論文存儲(cn ch)虛擬化劉勤輝學(xué)院 計算機(jī)與通信工程學(xué)院 專業(yè) 通信工程 班級 通信1102 學(xué) 號 201154080229 學(xué)生姓名 劉勤輝 指導(dǎo)教師 劉青 課程成績 完成日期 2014年6月6日 存儲(cn ch)虛擬化本文主要(zhyo)就虛擬存儲化技術(shù)的概念、該技術(shù)帶來的好處、相關(guān)的存儲技術(shù)、虛擬存儲化的目前發(fā)展(fzhn)狀況等題，以及虛擬存儲化的發(fā)展趨勢作了有關(guān)的描述與解析。通過這些資料的閱讀和了解，知道了什么是虛擬化和虛擬存儲化，虛擬存儲化在實(shí)際中有哪些作用，不同的虛擬存儲技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，目前發(fā)展?fàn)顩r和面臨的困難以及今后的

2、發(fā)展趨勢，也知道了目前有關(guān)公司虛擬存儲化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。從而加深對存儲虛擬化的了解。一、概念：隨著企業(yè)對存儲需求的不斷增長與存儲系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，存儲設(shè)備多種多樣，存儲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與環(huán)境也越來越龐大與復(fù)雜。在網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)中，虛擬化存儲就是要解決管理人員所面臨的一系列復(fù)雜問題。所謂存儲虛擬化是將實(shí)際的物理存儲實(shí)體與存儲的邏輯表示分離開來，應(yīng)用服務(wù)器只與分配給它們的邏輯卷（或稱虛卷）打交道，而不用關(guān)心其數(shù)據(jù)是在哪個物理存儲實(shí)體上。從專業(yè)的角度來看，虛擬存儲是介于物理存儲設(shè)備和用戶之間的一個中間層。這個中間層屏蔽了具體物理存儲設(shè)備（磁盤、磁帶）的物理特性，呈現(xiàn)給用戶的是邏輯設(shè)備。用戶對邏輯設(shè)備的管理和使用

3、是經(jīng)過虛擬存儲層映射，來對具體物理設(shè)備進(jìn)行管理和使用的。從用戶的角度來看，用戶所看到的是存儲空間不是具體的物理存儲設(shè)備，用戶所管理的存儲空間也不是具體的物理存儲設(shè)備。用戶可隨意使用存儲空間而不用關(guān)注物理存儲硬件（磁盤、磁帶），即不必關(guān)心底層物理設(shè)備的容量、類型和特性等，而只需要把注意力集中在其存儲容量及安全模式的需求上。二、存儲虛擬化的優(yōu)點(diǎn)將存儲資源虛擬成一個“存儲池”，這樣做的好處是把許多零散的存儲資源整合起來，從而提高整體利用率，同時降低系統(tǒng)管理成本。與存儲虛擬化配套的資源分配功能具有資源分割和分配能力，可以依據(jù)“服務(wù)水平協(xié)議（service level agreement）”的要求對整合

4、起來的存儲池進(jìn)行劃分，以最高的效率、最低的成本來滿足各類不同應(yīng)用在性能和容量等方面的需求。特別是虛擬磁帶庫，對于提升備份、恢復(fù)和歸檔等應(yīng)用服務(wù)水平起到了非常顯著的作用，極大地節(jié)省了企業(yè)的時間和金錢。除了時間和成本(chngbn)方面的好處，存儲虛擬化還可以提升存儲環(huán)境的整體性能和可用性水平，這主要是得益于“在單一的控制界面動態(tài)地管理和分配存儲資源”。在當(dāng)今的企業(yè)運(yùn)行環(huán)境中，數(shù)據(jù)的增長速度非常之快，而企業(yè)管理數(shù)據(jù)能力的提高速度總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在后面。通過虛擬化，許多既消耗時間又多次重復(fù)的工作，例如備份/恢復(fù)、數(shù)據(jù)歸檔和存儲資源分配等，可以通過自動化的方式來進(jìn)行，大大減少了人工作業(yè)。因此，通過將數(shù)據(jù)管理

5、工作納入單一(dny)的自動化管理體系, 存儲虛擬化可以顯著地縮短數(shù)據(jù)增長速度與企業(yè)數(shù)據(jù)管理能力之間的差距。只有網(wǎng)絡(luò)級的虛擬化，才是真正意義(yy)上的存儲虛擬化。它能將存儲網(wǎng)絡(luò)上的各種品牌的存儲子系統(tǒng)整合成一個或多個可以集中管理的存儲池(存儲池可跨多個存儲子系統(tǒng))，并在存儲池中按需要建立一個或多個不同大小的虛卷，并將這些虛卷按一定的讀寫授權(quán)分配給存儲網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用服務(wù)器。這樣就達(dá)到了充分利用存儲容量、集中管理存儲、降低存儲成本的目的。三、兩種結(jié)構(gòu)模型對稱式虛擬存儲技術(shù)對稱結(jié)構(gòu)（Symmetric）虛擬存儲，又稱為帶內(nèi)（In-Band）虛擬化存儲，它是在數(shù)據(jù)通路中插入虛擬存儲層，即在主機(jī)服務(wù)

6、器節(jié)點(diǎn)和存儲設(shè)備之間插入運(yùn)行有虛擬化管理軟件的虛擬化控制器。虛擬化管理軟件對存儲設(shè)備和服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行配置和管理，存儲數(shù)據(jù)和控制信息使用同一條通路。非對稱式虛擬存儲技術(shù)非對稱結(jié)構(gòu)(jigu)（Asymmetric）虛擬存儲，又稱帶外（out-of-band）虛擬存儲，其方法是：將裝有虛擬化存儲軟件的主機(jī)或控制器獨(dú)立(dl)地接入存儲網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，存儲數(shù)據(jù)和控制命令分別走兩個不同通路。應(yīng)用服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的I/O請求先通過控制通路訪問專用的元數(shù)據(jù)服務(wù)器或控制器，獲得元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)視圖后再直接通過數(shù)據(jù)通路獲得需要的數(shù)據(jù)。四、不同(b tn)層次的實(shí)現(xiàn)1、基于主機(jī)的虛擬化基于主機(jī)（或服務(wù)器）的虛擬化，

7、也稱基于系統(tǒng)卷管理器的虛擬化，其實(shí)現(xiàn)一般是通過邏輯卷管理（Volume Manager）。邏輯卷管理為從物理存儲映射到邏輯上的卷提供了一個虛擬層。卷管理在系統(tǒng)和應(yīng)用級上實(shí)現(xiàn)多機(jī)間的共享存儲、存儲資源管理、數(shù)據(jù)復(fù)制和數(shù)據(jù)遷移、遠(yuǎn)程備份和災(zāi)難恢復(fù)等任務(wù)。2、基于存儲設(shè)備的虛擬化基于存儲設(shè)備的虛擬化，也稱為基于存儲控制器的虛擬化。它是在存儲設(shè)備的適配器、控制器上實(shí)現(xiàn)虛擬化功能。目前很多存儲設(shè)備（如磁盤陣列等）內(nèi)部都有功能較強(qiáng)的處理器，并帶有專門的嵌入式系統(tǒng)，可以在存儲子系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行存儲虛擬化的工作，對外提供的磁盤已經(jīng)是虛擬化過的磁盤，常見的如支持RAID的磁盤陣列等。這類存儲子系統(tǒng)與前端主機(jī)基本無關(guān)

8、，對系統(tǒng)性能的影響很小，容易管理，同時它對用戶或管理人員都是透明的。3、基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化基于網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化方法是在主機(jī)和存儲之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化功能，按照其實(shí)現(xiàn)位置的不同，又可以具體分為以下幾種方式：4、基于交換機(jī)的虛擬化基于交換機(jī)的虛擬化是將虛擬化層直接嵌入交換機(jī)上。通過改造或添加交換機(jī)的中間件，使其同時具備交換功能和虛擬化功能。基于交換機(jī)的虛擬化將存儲網(wǎng)絡(luò)中的交換功能和虛擬化功能放在同一個設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，這能夠改善系統(tǒng)性能，同時，這種結(jié)構(gòu)無需在應(yīng)用服務(wù)器上運(yùn)行虛擬化軟件，減少了應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載。另外，這種結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的可擴(kuò)展性大大提高了。5、基于(jy)路由器的虛擬化基于路由器的虛

9、擬化是將虛擬層放在存儲網(wǎng)絡(luò)的路由器上。路由器具備交換機(jī)的交換功能，同時它具有(jyu)不同協(xié)議的轉(zhuǎn)換功能，使得不同協(xié)議的存儲網(wǎng)絡(luò)能夠連接到一起?；诼酚善鞯奶摂M化通過(tnggu)改造存儲路由器的中間件，使其具備虛擬化功能。6、基于元數(shù)據(jù)服務(wù)器的虛擬化基于元數(shù)據(jù)服務(wù)器的虛擬化方法是一種帶外的虛擬化方法。這種虛擬化方法在存儲網(wǎng)絡(luò)中連入一臺專用的服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)虛擬化功能。這臺專用的服務(wù)器稱為元數(shù)據(jù)服務(wù)器或者元數(shù)據(jù)控制器。在這種虛擬化方法中，應(yīng)用服務(wù)器上駐留一個小的虛擬化代理軟件模塊用于維護(hù)本地的數(shù)據(jù)視圖和I/O重定向。元數(shù)據(jù)服務(wù)器則負(fù)責(zé)管理存儲網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的虛擬化數(shù)據(jù)管理工作。元數(shù)據(jù)服務(wù)器維護(hù)著整個

10、存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化視圖，當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器所需數(shù)據(jù)不在本地視圖中時，它將通過代理軟件模塊向元數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)出請求，元數(shù)據(jù)服務(wù)器把相關(guān)的數(shù)據(jù)視圖和元數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器再根據(jù)這些元數(shù)據(jù)去取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。五、現(xiàn)狀問題在許多IT組織，服務(wù)器管理員可以創(chuàng)建自己的虛擬機(jī)（VM ）的快照，如果他們出差錯。但是，快照會占用顯著的磁盤空間，其中的程度仍然是隱蔽的大多數(shù)用戶。更糟糕的是，每次用戶創(chuàng)建一個快照，該快照開始收集與服務(wù)器建立的，因為最初創(chuàng)建快照的變化。它實(shí)際上是和之間的“現(xiàn)在”的增量時拍攝快照。如果系統(tǒng)有多個快照，每個文件必須打開和處理，以重新創(chuàng)建虛擬機(jī)的I / O數(shù)據(jù)。這只會加劇這種情況下，意思是

11、每次讀或?qū)懖僮魇峭ㄟ^快照的數(shù)量成倍增加，創(chuàng)造競爭和底層磁盤子系統(tǒng)的性能較差。除了磁盤空間的考慮，系統(tǒng)管理員必須處理性能下降，可以影響整個主機(jī)和主機(jī)/數(shù)據(jù)存儲上運(yùn)行的所有虛擬機(jī)。在創(chuàng)建自己的虛擬機(jī)時，用戶可能被限制在一個(y )10或20 GB的磁盤，快照不類似的限制，可以增長很多倍，比原盤大。除非管理員的工作與每個用戶提交或恢復(fù)他們的快照，虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)可以迅速用完存儲空間，要求企業(yè)購買更多的磁盤空間來容納這些不斷增長的快照。此外，性能下降，可能導(dǎo)致從快照可以時常被屏蔽，導(dǎo)致組織misattribute他們的問題和潛在的投資(tu z)比所要求的更快和更昂貴的存儲。刪除虛擬機(jī)并不總是導(dǎo)致的磁盤空

12、間，一個虛擬機(jī)耗費(fèi)了一個完整的回報。用戶可以從VMware的用戶界面中刪除虛擬機(jī)的配置，而不實(shí)際刪除儲存在虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)的文件的功能 - 允許用戶在需要時恢復(fù)(huf)虛擬機(jī)在以后的時間。不過，這葉上的虛擬服務(wù)器，并沒有深入調(diào)查（經(jīng)常服用的功夫小時）孤兒磁盤駐留，虛擬管理員往往不知道這些孤兒和存在，因此，他們可能會占用的磁盤空間難言的金額。IT流程自動化是一個久經(jīng)考驗的控制隱藏的磁盤空間利用率和跨虛擬環(huán)境成本的手段。通過自動快照請求過程中，管理員可以建立一個時間快照允許留在一個特定的地方的長度策略。用戶可以給出選項，通過一個自助服務(wù)門戶，恢復(fù)快照，提交快照或要求延期 - 完全不需要在虛擬管理員跟

13、蹤個別要求。同樣，自動化這個過程中節(jié)省了大量的時間，并允許管理員把重點(diǎn)放在更重要的任務(wù)。同時組織轉(zhuǎn)向虛擬化作為一個削減成本的技術(shù)，它是必不可少的，它們是由意識到可能出現(xiàn)的隱性成本 - 如大量的浪費(fèi)的存儲和性能下降的結(jié)果，從快照和刪除虛擬機(jī)。有了合適的工具，并在適當(dāng)?shù)某绦?，但是，企業(yè)可以消除這一挑戰(zhàn)，并節(jié)省運(yùn)營費(fèi)用。六、小結(jié)層次來看，基于主機(jī)的虛擬化、基于存儲設(shè)備的虛擬化和基于網(wǎng)絡(luò)的存儲虛擬化這三種層次的虛擬存儲適用于不同的環(huán)境。目前，虛擬化存儲系統(tǒng)的發(fā)展朝著功能增強(qiáng)，操作簡單化和接口規(guī)范化的方向發(fā)展。今后的虛擬化系統(tǒng)將能夠管理兼容多種規(guī)格的存儲產(chǎn)品，并且融合存儲系統(tǒng)的容災(zāi)功能與數(shù)據(jù)快速恢復(fù)功能。同時，虛擬化系統(tǒng)不僅在存儲空間上滿足顧客的需求，而且在存儲質(zhì)量上滿足用戶的不同種類需求，例如針對某些重要的部門和重要的數(shù)據(jù)提供吞吐性能更好的虛擬邏輯卷，而對于一些不是經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)提供普通性能的邏輯卷進(jìn)行存儲，使得存儲資源不僅在空間上，而且在存儲質(zhì)量上更加合理分配，使得現(xiàn)有的存儲系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大的效益。參考文獻(xiàn)1 薩曼達(dá)(美國).信息存儲(cn ch)與管理.