存储虚拟化技术研究比较

　　1.引言

　　信息网络的普及与发展，带动了信息存储技术的进步与发展。日益增长的信息存储需求，从MB、GB到TB，不断增长的数据量，使数据存储越来越复杂。企业用户面对日益复杂的异构平台，不同厂商的产品，不同种类的存储设备，给存储管理带来诸多难题。

　　以服务器为中心的系统正逐步向以网络、数字信息为中心转移。数据应用已不再局限于某一企业和部门，而分布于整个网络环境。系统整合、资源共享、简化管理、降低成本以及自动存储将成为信息存储技术的发展要求。

　　存储虚拟化技术(Storage Virtualization)是解决这些问题的有效手段，现成为信息存储技术的主要发展方向。其重要地位日趋显著，不仅体现在技术方面，更体现在应用方面。

　　存储虚拟化不是一个新概念，如卷管理就是一种存储虚拟化的服务器软件，但网络存储的飞速发展给存储虚拟化赋予了新的内涵。使之成为共享存储管理中的主流技术。存储虚拟化把不同接口协议(如SCSI，iSCSI或FC等)的物理存储设备(如JBOD，RAID和磁带库等)整合成一个虚拟的存储池，根据需要为主机创建和提供虚拟存储卷。

　　在虚拟存储技术管理下的各种存储设备，在主机应用程序面前呈现为一个虚拟的存储池，而不依赖于其位置、数量及种类，它对用户完全透明，等效于一个本地大硬盘。该虚拟存储池可根据需要动态而透明地扩容，并能按用户要求，透明地实现服务器之间的动态数据迁移。

　　2.存储虚拟化技术原理

　　存储虚拟化的基本原理是，把多个存储介质模块(如硬盘、磁盘、磁带)通过一定手段集中管理。从主机和工作站的角度看它不是多个硬盘，而是一个分区或者一个卷，如同一个超大容量的硬盘。这些分区或者卷利用计算机操作系统平台上的卷管理软件进行管理，把多个磁盘组或者多个磁盘条带组织起来，虚拟成统一的数据块集，这样操作系统就可以统一而方便地使用所有磁盘。

　　存储虚拟化技术将底层存储设备进行抽象化管理，在服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性，只保留其统一的逻辑特性，从而实现存储系统集中、统一而方便的管理。整个存储系统中的虚拟存储部分就像计算机操作系统。对下层管理各种具体设备，对上层提供相对统一的运行环境和资源使用方式。

　　从目前情况看，存储虚拟化技术有以下4种功能。

　　2.1提高存储系统性

　　在传统磁盘阵列中。不同容量的磁盘无法混合使用，而虚拟技术可以把不同时期购买的不同容量磁盘，统一起来使用。数据块虚拟存储方案为多台客户机提供了极高的带宽，最大限度地减少了延时和冲突的发生。

　　2.2提高系统容量

　　显而易见，虚拟空间的磁盘、磁带等增加了系统容量。

　　2.3改变设备使用方式

　　例如，服务器不必关心后端物理设备，也不会因为物理设备发生任何变化而受任何影响。磁带可当作磁盘使用，磁盘也可当作磁带使用。TCP/IP的网络连接可虚拟成ScSI连接。例如彩带设备，在传统的系统中，只能被当作顺序读写设备使用，通过虚拟化技术，变成可随机读写的块设备，摆脱了离线存储的宿命而加了在线存储的行列。

　　2.4加强存储系统安全性

　　例如，虚拟文件系统存储方案着重解决网络中文件共享的安全机制问题。

　　3.存储虚拟化技术类型

　　3.1对称式与非对称式

　　目前，存储虚拟化的发展尚无统一标准。从存储虚拟化的拓扑结构来讲，有对称式和非对称式两种，根据实现机制又分为带内和带外两种基本类型。两种方式的主要区别在于存储网络中数据I/O与控制信息是否使用同一通道，如图1和2所示。

　　3.1.1对称式(In-Band)

　　如网I所示，对称式结构存储虚拟化(又叫做带内存储虚拟化)，是指存储虚拟化控制设备、交换设备与存储软件系统集成在一台专用服务器中。通过这种方式整合多种技术于存储设备，管理是集中式的，因此具有极高的安全性。这种方式是在数据读写过程中，在主机到存储设备的路径上实现存储虚拟化，也称为“同步虚拟”。

　　对称式结构存储虚拟化，数据和控制信息，使用同一条通路。虽然节省了硬件设备，但是容易造成网络拥塞，降低性能，同时容易产生瓶颈和单点失效。专用服务器是整个网络的单点故障，故在应用中这种结构往往是冗余配置。

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