深入分析云存儲(chǔ)中虛擬化技術(shù)構(gòu)成及應(yīng)用

　　與傳統(tǒng)存儲(chǔ)相比，虛擬化存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：磁盤利用率高，傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)的磁盤利用率一般只有30-70%，而采用虛擬化技術(shù)后的磁盤利用率高達(dá)70-90%；存儲(chǔ)靈活，可以適應(yīng)不同廠商、不同類別的異構(gòu)存儲(chǔ)平臺(tái)，為存儲(chǔ)資源管理提供了更好的靈活性；管理方便，提供了一個(gè)大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)集中管理的手段，避免了由于存儲(chǔ)設(shè)備擴(kuò)充所帶來(lái)的管理方面的麻煩；性能更好，虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)可以很好地進(jìn)行負(fù)載均衡，把每一次數(shù)據(jù)訪問(wèn)所需的帶寬合理地分配到各個(gè)存儲(chǔ)模塊上，提高了系統(tǒng)的整體訪問(wèn)帶寬。

　　虛擬化存儲(chǔ)有多種分類方法，從大的方面可以分為：根據(jù)在I/O路徑中實(shí)現(xiàn)虛擬化的位置不同進(jìn)行分類；根據(jù)控制路徑和數(shù)據(jù)路徑的不同進(jìn)行分類。根據(jù)在I/O路徑中實(shí)現(xiàn)虛擬化的位置不同，虛擬化存儲(chǔ)可以分為主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)、存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ)。根據(jù)控制路徑和數(shù)據(jù)路徑的不同，虛擬化存儲(chǔ)分為對(duì)稱虛擬化與不對(duì)稱虛擬化。

　　虛擬化存儲(chǔ)的系統(tǒng)構(gòu)成

　　云存儲(chǔ)中的一種典型存儲(chǔ)方式為分布式存儲(chǔ)。在這種方式中，一般采用帶外虛擬化的方式管理存儲(chǔ)設(shè)備，元數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)傳輸都是通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成。這種虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)主要有四類不同的存儲(chǔ)設(shè)備。

　　客戶端：

　　客戶端向外為客戶提供各種應(yīng)用服務(wù)，如萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件服務(wù)、科學(xué)計(jì)算等?？蛻舳松线\(yùn)行存儲(chǔ)代理軟件，提供網(wǎng)絡(luò)虛擬設(shè)備供應(yīng)用程序讀寫訪問(wèn)。

　　配置管理服務(wù)器：

　　配置管理服務(wù)器用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的配置和管理。通過(guò)Internet、Telnet或其它接口登陸云存儲(chǔ)平臺(tái)，以遠(yuǎn)程的方式配置和管理整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

　　元數(shù)據(jù)服務(wù)器：

　　云存儲(chǔ)系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)服務(wù)器（MDS）管理著整個(gè)系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)和對(duì)象數(shù)據(jù)的布局信息，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的資源分配和網(wǎng)絡(luò)虛擬磁盤的地址映射。在MDS上部署的全局虛擬化存儲(chǔ)管理軟件和集群管理軟件可管理整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置和運(yùn)行。另外，MDS通過(guò)冗余管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)普通存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)冗余關(guān)系。

　　對(duì)象存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)：

　　每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、備份、遷移和恢復(fù)，并負(fù)責(zé)監(jiān)控其他存儲(chǔ)設(shè)備的運(yùn)行狀況和資源情況。同時(shí)，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行著虛擬化存儲(chǔ)管理軟件，并存儲(chǔ)了應(yīng)用程序所需的數(shù)據(jù)。

　　虛擬化存儲(chǔ)的三層模型

　　根據(jù)云存儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)，可將虛擬化存儲(chǔ)的模型分為三層：物理設(shè)備虛擬化層、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)虛擬化層、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化層。

　　三層虛擬化存儲(chǔ)模型大大降低了存儲(chǔ)管理的復(fù)雜度，有效地封裝了底層存儲(chǔ)設(shè)備的復(fù)雜性和多樣性，使系統(tǒng)具備了更好的擴(kuò)展性和靈活性。用戶只需將存儲(chǔ)設(shè)備添加到存儲(chǔ)池中并進(jìn)行簡(jiǎn)單配置，就可以創(chuàng)建虛擬卷，而不必關(guān)注系統(tǒng)中單個(gè)設(shè)備的物理存儲(chǔ)容量和存儲(chǔ)介質(zhì)的屬性，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的存儲(chǔ)管理。

　　物理設(shè)備虛擬化層：

　　主要用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)塊級(jí)別的資源分配和管理，利用底層物理設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)連續(xù)的邏輯地址空間，即存儲(chǔ)池。根據(jù)物理設(shè)備的屬性和用戶的需求，存儲(chǔ)池可以有多個(gè)不同的數(shù)據(jù)屬性，例如讀寫特征、性能權(quán)重和可靠性等級(jí)。按需分配的存儲(chǔ)設(shè)備作為一個(gè)邏輯卷管理器，可以從存儲(chǔ)池中分配邏輯卷，動(dòng)態(tài)地分配存儲(chǔ)資源，并管理數(shù)據(jù)塊的映射和轉(zhuǎn)發(fā)。

　　存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)虛擬化層：

　　可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部多個(gè)存儲(chǔ)池之間的資源分配和管理，將一個(gè)或者多個(gè)按需分配的存儲(chǔ)池整合為在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)的統(tǒng)一的虛擬存儲(chǔ)池。這個(gè)虛擬化層由存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)虛擬模塊在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，對(duì)下管理按需分配的存儲(chǔ)設(shè)備，對(duì)上支持存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化層。

　　存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)虛擬化層：

　　可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的資源分配和管理，集中地管理所有存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)池，以組成一個(gè)統(tǒng)一的虛擬存儲(chǔ)池。這個(gè)虛擬化層由虛擬存儲(chǔ)管理模塊在虛擬存儲(chǔ)管理服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，以帶外虛擬化方式管理虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)的資源分配，為虛擬磁盤管理提供地址映射、查詢等服務(wù)。

　　廣泛的應(yīng)用

　　虛擬化技術(shù)已經(jīng)在存儲(chǔ)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

　　各個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備廠商紛紛推出了自己的虛擬化存儲(chǔ)產(chǎn)品。令人矚目的是，華為提供了企業(yè)級(jí)虛擬化存儲(chǔ)服務(wù)，推出了針對(duì)云計(jì)算的虛擬機(jī)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器的虛擬機(jī)，以及VTL虛擬帶庫(kù)和VIS產(chǎn)品。同時(shí)，華為在云存儲(chǔ)系統(tǒng)中也大量應(yīng)用了虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了元數(shù)據(jù)服務(wù)器的虛擬化VMDS，對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)器的虛擬化VOSN，以及數(shù)據(jù)容器的虛擬化，等等。

　　虛擬化存儲(chǔ)在各種行業(yè)中已經(jīng)開(kāi)始了大規(guī)模應(yīng)用。這些應(yīng)用包括：

　　數(shù)據(jù)中心：應(yīng)用虛擬化技術(shù)提供計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)中心、網(wǎng)絡(luò)管理中心、災(zāi)難恢復(fù)中心、IT資源租賃中心等服務(wù)。

　　電信行業(yè)：隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電信行業(yè)面臨兩方面的挑戰(zhàn)，一方面降低IT架構(gòu)的成本，另一方面提高IT架構(gòu)的可用性。虛擬化技術(shù)正是解決這一問(wèn)題有效辦法。

　　銀行證券保險(xiǎn)行業(yè)：利用虛擬化進(jìn)行容災(zāi)，采取“兩地三中心”方案，即生產(chǎn)中心、同城災(zāi)備中心、異地災(zāi)備中心。同城災(zāi)備中心負(fù)責(zé)一般性災(zāi)難的防范，異地災(zāi)備中心用來(lái)防范大范圍的災(zāi)難。利用虛擬化技術(shù)，可以在統(tǒng)一的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)跨數(shù)據(jù)中心的虛擬化管理。

　　政府信息系統(tǒng)：政府?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)正受到前所未有的重視。系統(tǒng)利用先進(jìn)的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，建立統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、共享的數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)平臺(tái)，能夠有效地管理龐大、繁多、復(fù)雜的數(shù)據(jù)及相關(guān)的設(shè)備，提高資源利用率，并建立起全面的數(shù)據(jù)安全保障體系。

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