存储虚拟化技术研究比较

4.存储虚拟化技术实现与比较

4.1基于主机的虚拟存储

基于主机的虚拟存储完全依赖存储管理软件，无需任何附加硬件。基于主机的存储管理软件，在系统和应用级上，实现多机间的共享存储、存储资源管理（存储媒介、卷、文件管理）、数据复制和数据迁移、远程备份、集群系统、灾难恢复等存储管理任务。

基于主机的虚拟存储又可分为数据块以上虚拟层和数据块存储虚拟层：

4.1.1数据块以上虚拟层（ViAualization above Block ）

它是存储虚拟化的最顶层，通过文件系统和数据库给应用程序提供一个虚拟数据视图，屏蔽了底层实现。

4.1.2数据块存储虚拟层（Block Storage Virtualzation ）

通过基于主机的卷管理程序和附加设备接口，给主机提供一个整合的存储访问视图。卷管理程序为虚拟存储设备创建逻辑卷。井负责数据块UO请求的路由。

4.2基于存储设备的虚拟存储

存储设备虚拟层管理共享存储资源并匹配可用资源和访问请求。基于存储设备的虚拟方法目前最常用的是虚拟磁盘。虚拟磁盘是指把多个物理磁盘按照一定方式组织起来形成一个标准的虚拟逻辑设备。虚拟磁盘主要由功能设备、管理器以及物理磁盘组成。

4.2.1功能设备

它是主机所看到的虚拟逻辑单元，可以当作一个标准的磁盘设备使用。

4.2.2管理器

它通过一系列“逻辑磁道与物理磁道”指针转换表完成逻辑磁盘到物理磁盘卷的间接地址映射。

4.2.3物理磁盘

它用于存储的物理设备。

虚拟磁盘提供远远大于磁盘实际物理容量的虚拟空间。不管功能磁盘分配了多少空间，如果没有数据写到虚拟磁盘上，就不会占用任何物理磁盘空间。数据按照控制器内部的性能优化算法被存储到后台的物理磁盘上。数据被有效地分布到后台的所有磁盘上，消除了对物理磁盘的竟争所造成的性能瓶颈。当数据更新时，数据并不会被写回原来的位置，极大地改善了更新操作的性能。

4.3基于网络的虚拟存储

网络虚拟层包括了绑定管理软件的存储服务器和网络互联设备。基于网络的虚拟化是在网络设备之间实现存储虚拟化功能，它将类似于卷管理的功能扩展到整个存储网络，负责管理Host视图、共享存储资源、数据复制、数据迁移及远程备份等，并对数据路径进行管理避免性能瓶颈。

基于网络的虚拟存储可采用对称或非对称的虚拟存储架构。在非对称架构中，虚拟存储控制器处于系统数据通路之外。不直接参与数据的传输。服务器可以直接经过标准的交换机对存储设备进行访问。虚拟存储控制器对所有存储设备进行配置。并将配置信息提交给所有服务器。服务器在访问存储设备时。不再经过虚拟存储控制器，而是直接使存储设备并发工作，同样达到了增大传输带宽的目的。而对称式架构中，虚拟存储控制设备直接位于服务器与存储设备之间，利用运行其上的存储管理软件来管理和配置所有存储设备，组成一个大型的存储池，其中的若干存储设备以一个逻辑分区的形式，被系统中所有服务器访问。虚拟存储控制设备有多个数据通路与存储设备连接，多个存储设备并发工作，所以系统总的存储设备访问效率可达到较高水平。

非对称结构控制信息和数据走不同的路径，而对称结构控制信息和数据走同一条通道。所以非对称结构比对称结构具有更好的可扩展性。非对称结构性能和可扩展性比较好，但安全性不高。对称结构中。虚拟存储控制设备可能成为瓶颈，并易出现单点故障；由于不再是标准的SAN结构，对称结构的开放性和互操作性差。

5.基于网络的虚拟存储实现方法

5.1基于互联设备的虚拟化

其虚拟存储架构可以是对称的或非对称的。在对称结构中。互联设备可能成为瓶颈。多重设备管理和负载平衡机制可以减缓瓶颈。在多重设备管理环境中，当一个设备出现故障时。较易支持故障替换，但这将产生多个SAN孤岛。因为一个设备仅控制与它所连接的存储系统。

基于互联设备的虚拟功能模块，能够在专用服务器中运行于标准操作系统之上，具有基于主机的虚拟方法的诸多优势—易使用、价格低，但也继承了基于主机的虚拟方法的一些缺陷，因为基于互联设备的虚拟方法，仍然需要运行于主机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，都可能导致访问到未受保护的数据。同时，在异构操作系统间的互操作性仍是一个问题。

5.2基于交换机的虚拟化

其虚拟方法是把虚拟功能模块嵌人交换机的固件或者放置附属千交换机的服务器上。由于并不要求在每台主机上都运行虚拟功能模块，该方法不存在基于设备或基于主机虚拟存储环境中可能遇到的安全性问题。同时。在异构环境中也能提供更好的互操作性。但是，交换机仍然是一个性能瓶颈。也可能成为故障敏感点。为提高可靠性，可引入备用交换机，用于数据通路上的故障替换。

5.3基于路由器的虚拟化

其虚拟方法是在路由器周件上实现虚拟存储功能。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。采用基于路由器的虚拟方法，带虚拟功能模块的路由器，被置于每个主机到存储网络的数据通路中，用来截取网络中任何一条从主机到存储系统的命令。相对于基于主机和大多数基于互连设备的虚拟方法，基于路由器的虚拟方法性能更好、效果更佳，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，可能导致主机中的数据不能被访问，但只有连接于故障路由器的主机才受影响，其他主机仍可通过其他路由器访问存储系统。可通过冗余路由器支持动态多路径，解决上述故障问题。由于路由器常作为协议转换的桥梁，基于路由器的虚拟方法，也可为异构操作系统和多供应商存储环境提供更好的互操作性。

6.结论

目前，海量数据需求在各个应用场合不断增加，由于存储虚拟化技术能够提供系统的可用性、可靠性并易于维护，它正在成为存储领域的核心技术。

当然我们也不能忽视虚拟技术的一些潜在的问题。首先，由于存储应用场合的复杂性和不同用户的存储需求的多样化，存储虚拟化技术必须加以丰富和完善（如数据的备份、复制、恢复、远程容灾、快照和多重镜像支持等），以提供良好的个性化存储服务。另外，存储虚拟化依然缺乏高度的标准化，不同的虚拟产品之间的兼容性还有待进一步提高，必须尽快制定业界公认的存储虚拟化技术标准，以解决操作平台、网络和存储设备等厂商及产品之间的互操作性问题，推动存储虚拟化技术的发展。

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