虛擬存儲(chǔ)類型詳解

城市歷史數(shù)據(jù)容量巨大，而且每天都在產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)，這就要對(duì)這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，開展存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

　　存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施要求存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理處于集中控制之下，同時(shí)允許分布于不同地理位置的主機(jī)能夠訪問集中管理的數(shù)據(jù)，用戶不必考慮存儲(chǔ)設(shè)備的布局方式、采用何種存儲(chǔ)系統(tǒng)以及存儲(chǔ)資源如何配置。存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該支持存儲(chǔ)協(xié)議的自由轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)從異構(gòu)主機(jī)到異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)的透明訪問。支持24×7 小時(shí)的、高性能的數(shù)據(jù)訪問；只允許有訪問權(quán)限的用戶才能訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)；支持?jǐn)?shù)據(jù)保護(hù)、恢復(fù)和可視化管理；由于系統(tǒng)故障或者存儲(chǔ)系統(tǒng)重新配置所進(jìn)行的數(shù)據(jù)遷移不改變用戶訪問數(shù)據(jù)的方式；當(dāng)用戶請(qǐng)求新的存儲(chǔ)需求或要求訪問權(quán)限調(diào)整時(shí)，不會(huì)中斷其他用戶的數(shù)據(jù)訪問。

　　下面具體分析虛擬存儲(chǔ)、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，SAN）和網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)（Network Attached Storage，NAS）。

　　傳統(tǒng)的磁盤系統(tǒng)使用率低下，造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)。只有80%的容量分配給文檔和數(shù)據(jù)，而為滿足增長需求，20%的容量永不分配、被保留起來。分配給文檔容量的20%～30%也會(huì)被浪費(fèi)掉，因?yàn)槟承┪臋n并不增長，預(yù)留的容量永遠(yuǎn)不會(huì)被使用。也就是說，40%～50%的磁盤容量從沒被利用起來。很多存儲(chǔ)硬件和軟件廠商為災(zāi)難備份做實(shí)時(shí)拷貝，需要雙倍的容量滿足應(yīng)用操作。

　　采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，用戶可以將存儲(chǔ)設(shè)備分割成一些“虛擬磁盤”，在需要存儲(chǔ)容量時(shí)，可將這些虛擬磁盤分配給服務(wù)器，當(dāng)用戶在用完之后，再將它們返還給存儲(chǔ)池；在多機(jī)種服務(wù)器環(huán)境中實(shí)現(xiàn)集中化存儲(chǔ)，裝有不同操作系統(tǒng)的不同服務(wù)器可以與一個(gè)龐大的集中化存儲(chǔ)池連接，同時(shí)共享該存儲(chǔ)池；簡(jiǎn)化存儲(chǔ)空間的擴(kuò)充過程，在系統(tǒng)運(yùn)行中迅速擴(kuò)充虛擬磁盤。

　　虛擬存儲(chǔ)類型

　　虛擬存儲(chǔ)技術(shù)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，通過對(duì)軟技術(shù)間接達(dá)到對(duì)物理存儲(chǔ)設(shè)備的管理和控制。換句話說，人們對(duì)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行的各種操作都會(huì)被鏡像到另一個(gè)物理存儲(chǔ)系統(tǒng)上，用戶不必關(guān)心真正的物理設(shè)備是什么、在哪里。在使用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)來保存數(shù)據(jù)時(shí)，每當(dāng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)增加新的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，都必須重新對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行一些合適的設(shè)置，而每次的新設(shè)置都需要多次關(guān)機(jī)、開機(jī)操作，在這頻繁的開關(guān)過程中就有可能導(dǎo)致系統(tǒng)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)不能被繼續(xù)使用，從而中斷業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

　　針對(duì)這種存儲(chǔ)的弊病，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)特意簡(jiǎn)化了對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的復(fù)雜性，降低了存儲(chǔ)管理成本。在虛擬存儲(chǔ)環(huán)境中，無論網(wǎng)絡(luò)后端的物理設(shè)備發(fā)生什么變化，服務(wù)器及其應(yīng)用系統(tǒng)看到的存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯鏡像都是不變的，這樣，用戶將不必關(guān)心底層物理環(huán)境的復(fù)雜性，只需管理基于異構(gòu)平臺(tái)的存儲(chǔ)空間，所有的存儲(chǔ)管理操作，如系統(tǒng)升級(jí)、建立、擴(kuò)充存儲(chǔ)空間、分配虛擬磁盤、改變磁盤陣列（RAID）等就變得非常方便。另外，虛擬存儲(chǔ)允許一個(gè)用戶共享不同供應(yīng)廠商的存儲(chǔ)設(shè)備，允許多用戶共享同一個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，因此，用戶很容易地增加存儲(chǔ)容量和在設(shè)備間移動(dòng)數(shù)據(jù)。可見，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)其實(shí)只是一種邏輯存儲(chǔ)技術(shù)，這種存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)的管理是智能的、有效的；利用該技術(shù)，用戶可以直接對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間進(jìn)行管理和控制，而不是對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所使用的物理存儲(chǔ)硬件進(jìn)行管理和控制。

　　從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，主要包括基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)、基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ)和基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)三種虛擬存儲(chǔ)方法。

　?。?）基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)類型

　　基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個(gè)或多個(gè)主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化的控制和管理。由于控制軟件是運(yùn)行在主機(jī)上，這就會(huì)占用主機(jī)的處理時(shí)間。因此，這種方法的可擴(kuò)充性較差，實(shí)際運(yùn)行的性能不是很好。由于可能導(dǎo)致不經(jīng)意間越權(quán)訪問到受保護(hù)的數(shù)據(jù)，基于主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)方法有可能影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。這種方法要求在主機(jī)上安裝適當(dāng)?shù)目刂栖浖?，因此一個(gè)主機(jī)的故障可能影響整個(gè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的完整性。軟件控制的存儲(chǔ)虛擬化還可能由于不同存儲(chǔ)廠商軟硬件的差異而帶來不必要的互操作開銷，所以這種方法的靈活性也比較差。但是，由于不需要任何附加硬件，基于主機(jī)的虛擬化方法最容易實(shí)現(xiàn)，其設(shè)備成本最低。使用這種方法的供應(yīng)商趨向于成為存儲(chǔ)管理領(lǐng)域的軟件廠商，而且目前已經(jīng)有成熟的軟件產(chǎn)品。

　　（2）基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ)類型

　　由于依賴于提供相關(guān)功能的存儲(chǔ)模塊，對(duì)于包含多個(gè)廠商存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)系統(tǒng)，這種方法的運(yùn)行效果并不是很好。依賴于存儲(chǔ)供應(yīng)商的功能模塊將會(huì)在系統(tǒng)中排斥簡(jiǎn)單的硬盤組（Just a Bunch of Disks，JBODS）和簡(jiǎn)單存儲(chǔ)設(shè)備的使用，因?yàn)檫@些設(shè)備并沒有提供虛擬存儲(chǔ)的功能，即這種方法要求最終將鎖定某一家單獨(dú)的存儲(chǔ)供應(yīng)商。不過，在存儲(chǔ)系統(tǒng)中，這種方法較容易實(shí)現(xiàn)，容易和某個(gè)特定存儲(chǔ)供應(yīng)商的設(shè)備相協(xié)調(diào)，所以更容易管理，同時(shí)它對(duì)用戶或管理人員都是透明的。但是，由于缺乏足夠的軟件支持，這就使得解決方案更難以客戶化和監(jiān)控。

　?。?）基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)類型

　　基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化方法是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)功能，具體包括基于互聯(lián)設(shè)備、基于交換機(jī)和基于路由器3 種方式。

　?、倩诨ヂ?lián)設(shè)備的方法

　　在對(duì)稱的方式下，控制信息和數(shù)據(jù)在同一條通道上，互聯(lián)設(shè)備可能成為瓶頸，但是多重設(shè)備管理和負(fù)載平衡機(jī)制可以減緩瓶頸的矛盾。同時(shí)，在多重設(shè)備管理環(huán)境中，當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，也比較容易支持服務(wù)器實(shí)現(xiàn)故障接替。但是，這將產(chǎn)生多個(gè)存儲(chǔ)孤島，因?yàn)橐粋€(gè)設(shè)備僅控制與它所連接的存儲(chǔ)系統(tǒng)。非對(duì)稱式虛擬存儲(chǔ)比對(duì)稱式更具有可擴(kuò)展性，這是由于數(shù)據(jù)和控制信息的路徑是分離的。這種方法能夠在專用服務(wù)器操作系統(tǒng)上運(yùn)行，并具有基于主機(jī)方法的諸多優(yōu)勢(shì)。許多廠商提供了附加的功能模塊來改善系統(tǒng)的整體性能，但要更高的硬件成本。但由于它仍然需要一個(gè)運(yùn)行在主機(jī)上的代理軟件或基于主機(jī)的適配器，任何主機(jī)的故障或不適當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)配置都可能導(dǎo)致訪問到不被保護(hù)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，還存在異構(gòu)操作系統(tǒng)之間的互操作問題。

　?、诨诮粨Q機(jī)的方法

　　這種方法把虛擬存儲(chǔ)的功能模塊嵌入于交換機(jī)的固件中或者放在附屬于交換機(jī)的單獨(dú)的服務(wù)器上。由于并不要求在每臺(tái)主機(jī)上都運(yùn)行虛擬存儲(chǔ)功能軟件，基于交換機(jī)的存儲(chǔ)虛擬化系統(tǒng)以軟件方式提供管理功能模塊，這種方法不存在上述方式可能遇到的安全性問題，在異構(gòu)環(huán)境中也能提供更多的互操作性，但交換機(jī)仍然是一個(gè)瓶頸。

　?、刍诼酚善鞯姆椒?/P>

　　這種方法是在路由器固件上實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)功能。供應(yīng)商通常也提供運(yùn)行在主機(jī)上的附加軟件來進(jìn)一步增強(qiáng)存儲(chǔ)管理能力。在這種方法中，路由器被放置于每個(gè)主機(jī)到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道中，用來截取網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)從主機(jī)到存儲(chǔ)系統(tǒng)的命令。由于路由器潛在地為每臺(tái)主機(jī)服務(wù)，大多數(shù)控制模塊存在于路由器的固件中，相對(duì)于上述兩種方式，這種方法的性能更好、效果更佳。由于不依賴于在每個(gè)主機(jī)上運(yùn)行的代理服務(wù)器，這種方法具有更好的安全性。當(dāng)連接主機(jī)到存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的路由器出現(xiàn)故障時(shí)，仍然可能導(dǎo)致主機(jī)上的數(shù)據(jù)不能被訪問。但是只有聯(lián)結(jié)于故障路由器的主機(jī)才會(huì)受到影響，其他主機(jī)仍然可以通過其他路由器訪問存儲(chǔ)系統(tǒng)，同時(shí)路由器的冗余也可以支持動(dòng)態(tài)多路徑。由于路由器經(jīng)常作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的橋梁，這種方法也可以在異構(gòu)操作系統(tǒng)和多供應(yīng)商存儲(chǔ)環(huán)境之間提供互操作。