存儲虛擬化技術研究比較

4.存儲虛擬化技術實現與比較

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，在系統和應用級上，實現多機間的共享存儲、存儲資源管理（存儲媒介、卷、文件管理）、數據復制和數據遷移、遠程備份、集群系統、災難恢復等存儲管理任務。

基于主機的虛擬存儲又可分為數據塊以上虛擬層和數據塊存儲虛擬層：

4.1.1數據塊以上虛擬層（ViAualization above Block ）

它是存儲虛擬化的最頂層，通過文件系統和數據庫給應用程序提供一個虛擬數據視圖，屏蔽了底層實現。

4.1.2數據塊存儲虛擬層（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備創建邏輯卷。井負責數據塊UO請求的路由。

4.2基于存儲設備的虛擬存儲

存儲設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準的虛擬邏輯設備。虛擬磁盤主要由功能設備、管理器以及物理磁盤組成。

4.2.1功能設備

它是主機所看到的虛擬邏輯單元，可以當作一個標準的磁盤設備使用。

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備。

虛擬磁盤提供遠遠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，如果沒有數據寫到虛擬磁盤上，就不會占用任何物理磁盤空間。數據按照控制器內部的性能優化算法被存儲到后臺的物理磁盤上。數據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爭所造成的性能瓶頸。當數據更新時，數據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基于網絡的虛擬存儲

網絡虛擬層包括了綁定管理軟件的存儲服務器和網絡互聯設備。基于網絡的虛擬化是在網絡設備之間實現存儲虛擬化功能，它將類似于卷管理的功能擴展到整個存儲網絡，負責管理Host視圖、共享存儲資源、數據復制、數據遷移及遠程備份等，并對數據路徑進行管理避免性能瓶頸。

基于網絡的虛擬存儲可采用對稱或非對稱的虛擬存儲架構。在非對稱架構中，虛擬存儲控制器處于系統數據通路之外。不直接參與數據的傳輸。服務器可以直接經過標準的交換機對存儲設備進行訪問。虛擬存儲控制器對所有存儲設備進行配置。并將配置信息提交給所有服務器。服務器在訪問存儲設備時。不再經過虛擬存儲控制器，而是直接使存儲設備并發工作，同樣達到了增大傳輸帶寬的目的。而對稱式架構中，虛擬存儲控制設備直接位于服務器與存儲設備之間，利用運行其上的存儲管理軟件來管理和配置所有存儲設備，組成一個大型的存儲池，其中的若干存儲設備以一個邏輯分區的形式，被系統中所有服務器訪問。虛擬存儲控制設備有多個數據通路與存儲設備連接，多個存儲設備并發工作，所以系統總的存儲設備訪問效率可達到較高水平。

非對稱結構控制信息和數據走不同的路徑，而對稱結構控制信息和數據走同一條通道。所以非對稱結構比對稱結構具有更好的可擴展性。非對稱結構性能和可擴展性比較好，但安全性不高。對稱結構中。虛擬存儲控制設備可能成為瓶頸，并易出現單點故障；由于不再是標準的SAN結構，對稱結構的開放性和互操作性差。

5.基于網絡的虛擬存儲實現方法

5.1基于互聯設備的虛擬化

其虛擬存儲架構可以是對稱的或非對稱的。在對稱結構中。互聯設備可能成為瓶頸。多重設備管理和負載平衡機制可以減緩瓶頸。在多重設備管理環境中，當一個設備出現故障時。較易支持故障替換，但這將產生多個SAN孤島。因為一個設備僅控制與它所連接的存儲系統。

基于互聯設備的虛擬功能模塊，能夠在專用服務器中運行于標準操作系統之上，具有基于主機的虛擬方法的諸多優勢—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，因為基于互聯設備的虛擬方法，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的主機配置，都可能導致訪問到未受保護的數據。同時，在異構操作系統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備或基于主機虛擬存儲環境中可能遇到的安全性問題。同時。在異構環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，用于數據通路上的故障替換。

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虛擬存儲功能。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。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絡的數據通路中，用來截取網絡中任何一條從主機到存儲系統的命令。相對于基于主機和大多數基于互連設備的虛擬方法，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。

當連接主機到存儲網絡的路由器出現故障時，可能導致主機中的數據不能被訪問，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。可通過冗余路由器支持動態多路徑，解決上述故障問題。由于路由器常作為協議轉換的橋梁，基于路由器的虛擬方法，也可為異構操作系統和多供應商存儲環境提供更好的互操作性。

6.結論

目前，海量數據需求在各個應用場合不斷增加，由于存儲虛擬化技術能夠提供系統的可用性、可靠性并易于維護，它正在成為存儲領域的核心技術。

當然我們也不能忽視虛擬技術的一些潛在的問題。首先，由于存儲應用場合的復雜性和不同用戶的存儲需求的多樣化，存儲虛擬化技術必須加以豐富和完善（如數據的備份、復制、恢復、遠程容災、快照和多重鏡像支持等），以提供良好的個性化存儲服務。另外，存儲虛擬化依然缺乏高度的標準化，不同的虛擬產品之間的兼容性還有待進一步提高，必須盡快制定業界公認的存儲虛擬化技術標準，以解決操作平臺、網絡和存儲設備等廠商及產品之間的互操作性問題，推動存儲虛擬化技術的發展。

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