存储虚拟化的三种方法
基于主机的虚拟存储依赖于代理或管理软件,它们安装在一个或多个主机上,实现存储虚拟化的控制和管理。
由于控制软件是运行在主机上,这就会占用主机的处理时间。
因此,这种方法的可扩充性较差,实际运行的性能不是很好。
基于主机的方法也有可能影响到系统的稳定性和安全性,因为有可能导致不经意间越权访问到受保护的数据。
这种方法要求在主机上安装适当的控制软件,因此一个主机的故障可能影响整个SAN系统中数据的完整性。
软件控制的存储虚拟化还可能由于不同存储厂商软硬件的差异而带来不必要的互操作性开销,所以这种方法的灵活性也比较差。
但是,因为不需要任何附加硬件,基于主机的虚拟化方法最容易实现,其设备成本最低。
使用这种方法的供应商趋向于成为存储管理领域的软件厂商,而且目前已经有成熟的软件产品。
这些软件可以提供便于使用的图形接口,方便地用于SAN的管理和虚拟化,在主机和小型SAN结构中有着良好的负载平衡机制。
从这个意义上看,基于主机的存储虚拟化是一种性价比不错的方法。
基于存储设备的存储虚拟化方法依赖于提供相关功能的存储模块。
如果没有第三方的虚拟软件,基于存储的虚拟化经常只能提供一种不完全的存储虚拟化解决方案。
对于包含多厂商存储设备的SAN存储系统,这种方法的运行效果并不是很好。
依赖于存储供应商的功能模块将会在系统中排斥JBODS(JustaBunchofDisks,简单的硬盘组)和简单存储设备的使用,因为这些设备并没有提供存储虚拟化的功能。
当然,利用这种方法意味着最终将锁定某一家单独的存储供应商。
基于存储的虚拟化方法也有一些优势:在存储系统中这种方法较容易实现,容易和某个特定存储供应商的设备相协调,所以更容易管理,同时它对用户或管理人员都是透明的。
但是,我们必须注意到,因为缺乏足够的软件进行支持,这就使得解决方案更难以客户化(customzing)和监控。
基于网络的虚拟化方法是在网络设备之间实现存储虚拟化功能,具体有下面几种方式:1.基于互联设备的虚拟化基于互联设备的方法如果是对称的,那么控制信息和数据走在同一条通道上;如果是不对称的,控制信息和数据走在不同的路径上。
在对称的方式下,互联设备可能成为瓶颈,但是多重设备管理和负载平衡机制可以减缓瓶颈的矛盾。
同时,多重设备管理环境中,当一个设备发生故障时,也比较容易支持服务器实现故障接替。
但是,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。
非对称式虚拟存储比对称式更具有可扩展性,因为数据和控制信息的路径是分离的。
基于互联设备的虚拟化方法能够在专用服务器上运行,使用标准操作系统,例如Windows、SunSolaris、Linux或供应商提供的操作系统。
这种方法运行在标准操作系统中,具有基于主机方法的诸多优势——易使用、设备便宜。
许多基于设备的虚拟化提供商也提供附加的功能模块来改善系统的整体性能,能够获得比标准操作系统更好的性能和更完善的功能,但需要更高的硬件成本。
但是,基于设备的方法也继承了基于主机虚拟化方法的一些缺陷,因为它仍然需要一个运行在主机上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不被保护的数据。
同时,在异构操作系统间的互操作性仍然是一个问题。
2. 基于路由器的虚拟化基于路由器的方法是在路由器固件上实现存储虚拟化功能。
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。
在此方法中,路由器被放置于每个主机到存储网络的数据通道中,用来截取网络中任何一个从主机到存储系统的命令。
由于路由器潜在地为每一台主机服务,大多数控制模块存在于路由器的固件中,相对于基于主机和大多数基于互联设备的方法,这种方法的性能更好、效果更佳。
由于不依赖于在每个主机上运行的代理服务器,这种方法比基于主机或基于设备的方法具有更好的安全性。
当连接主机到存储网络的路由器出现故障时,仍然可能导致主机上的数据不能被访问。
但是只有联结于故障路由器的主机才会受到影响,其他主机仍然可以通过其他路由器访问存储系统。
路由器的冗余可以支持动态多路径,这也为上述故障问题提供了一个解决方法。
由于路由器经常作为协议转换的桥梁,基于路由器的方法也可以在异构操作系统和多供应商存储环境之间提供互操作性。
虚拟存储技术的分类有哪些呢?
(3)由于各种品牌、型号的磁盘阵列其性能不完全相同,如果出于虚拟化的目的将不同品牌、型号的阵列进行绑定,会带来一个问题:即数据写入或读出时各并发数据流的速度不同,这就意味着原来的数据包顺序在传输完毕后被打乱,系统需要占用时间和资源去重新进行数据包排序整理,这会严重影响系统性能
虚拟存储方式都有哪些
目前虚拟存储的发展尚无统一标准,从虚拟化存储的拓扑结构来讲主要有两种方式:即对称式与非对称式。
对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备与存储软件系统、交换设备集成为一个整体,内嵌在网络数据传输路径中;非对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备独立于数据传输路径之外。
从虚拟化存储的实现原理来讲也有两种方式;即数据块虚拟与虚拟文件系统。
具体如下: 图1对称式虚拟存储解决方案的示意图在图1所示的对称式虚拟存储结构图中,存储控制设备 High Speed Traffic Directors(HSTD)与存储池子系统Storage Pool集成在一起,组成SAN Appliance。
可以看到在该方案中存储控制设备HSTD在主机与存储池数据交换的过程中起到核心作用。
该方案的虚拟存储过程是这样的:由HSTD内嵌的存储管理系统将存储池中的物理硬盘虚拟为逻辑存储单元(LUN),并进行端口映射(指定某一个LUN能被哪些端口所见),主机端将各可见的存储单元映射为操作系统可识别的盘符。
当主机向SAN Appliance写入数据时,用户只需要将数据写入位置指定为自己映射的盘符(LUN),数据经过HSTD的高速并行端口,先写入高速缓存,HSTD中的存储管理系统自动完成目标位置由LUN到物理硬盘的转换,在此过程中用户见到的只是虚拟逻辑单元,而不关心每个LUN的具体物理组织结构。
该方案具有以下主要特点:(1)采用大容量高速缓存,显著提高数据传输速度。
缓存是存储系统中广泛采用的位于主机与存储设备之间的I/O路径上的中间介质。
当主机从存储设备中读取数据时,会把与当前数据存储位置相连的数据读到缓存中,并把多次调用的数据保留在缓存中;当主机读数据时,在很大几率上能够从缓存中找到所需要的数据。
直接从缓存上读出。
而从缓存读取数据时的速度只受到电信号传播速度的影响(等于光速),因此大大高于从硬盘读数据时盘片机械转动的速度。
当主机向存储设备写入数据时,先把数据写入缓存中,待主机端写入动作停止,再从缓存中将数据写入硬盘,同样高于直接写入硬盘的速度(2)多端口并行技术,消除了I/O瓶颈。
传统的FC存储设备中控制端口与逻辑盘之间是固定关系,访问一块硬盘只能通过控制它的控制器端口。
在对称式虚拟存储设备中,SAN Appliance的存储端口与LUN的关系是虚拟的,也就是说多台主机可以通过多个存储端口(最多8个)并发访问同一个L
谁能介绍下虚拟内存与虚拟存储吗?
虚拟内存: 1.桌面版windows上经常要设置虚拟内存,尤其是实际内存很小时;设置虚拟内存后,计算机可以运行比实际内存更大的软件; 这个虚拟内存技术,其实主要就是换页技术;将外部存储空间的一部分用来存放内存中暂时不用的东西,就好像它是内存一样,要的时候再把它调进内存,也就是所谓的虚拟了;桌面版windows可以设置这块虚拟内存的位置(位于哪个盘下),及大小,它对应的有一个文件pagefile.sys; 2.虚拟存储技术(虚拟内存技术,这个虚拟内存完全不同于上面所说的虚拟内存),就是程序员在编写程序时使用的地址都从0开始,到运行程序时再进行重定位;常将这个从0开始的地址空间,叫虚拟存储空间(有人也叫虚拟内存空间);这样做有一个极大的好处:程序员不用管它写的程序最后会被放到内存的什么地方执行。
这个虚拟操作系统的支持,当然更虚拟CPU硬件的支持,像8051单片机好像就不支持这个,像S3C2410这样的arm芯片就支持;这个硬件就是MMU(内存管理单元) 3.不要提到虚拟内存或虚拟存储,就以为计算机可以运行比程序实际需要的内存大的程序;这种想法肯定是错误的。
很多的嵌入式系统,比如windows mobile手机它支持2G的虚拟存储空间,但不支持换页技术,这就表示它不能运行超过它实际可用内存大小的软件;因为这里说的2G只是程序员可用的地址空间,它并不能把当前运行程序的一部分放置到外存上,它必须完全满足运行的程序需要的内存才能运行这个程序;当然如果windows mobile手机配置了超过2G的内存,它当然可以运行这样的大程序了。
实际上它们的英语单词好像是一样的。
但意思不一样。
一个就是指虚拟出的内存;一个表示一个技术,这个技术需要MMU和操作系统的支持。
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什么是虚拟存储?
1)基于存储网络的虚拟存储 基于存储网络的虚拟存储是依赖于在存储网络中添加相应的虚拟化设备而实现的对存储网络中存储设备的虚拟化。
存储网络虚拟化设备可以是特有的虚拟化设备,也可以使在网络交换机上安装虚拟化软件来实现。
在SAN网络交换机上实现存储虚拟化是在SAN交换机上加入具有虚拟化的模块,来控制存储的分配和管理。
特有的存储虚拟化设备是指在SAN中加入虚拟化设备,而所有存储的资源管理和分配是由这个特有的虚拟化设备实现的。
2)基于主机和操作系统的虚拟存储 典型的实现是依赖于主机上的逻辑卷管理软件,针对分配主机的逻辑卷,逻辑卷管理软件可以实现进一步的虚拟化,对多个逻辑卷进行统一管理、配置,屏蔽了上层应用对物理磁盘的管理。
在逻辑卷管理器的管理下,可以灵活地实现对存储的管理。
3)基于存储设备的虚拟存储 依赖于提供相关功能的存储控制器,它可以对所管理的存储提供虚拟化。
将具有虚拟化功能的存储控制器和相应的存储设备接入到SAN网络中,由存储控制器统一对服务器提供存储空间,有些虚拟控制器可以管理多厂商的存储系统,有些虚拟控制器则只能管理单个厂商的存储系统。
存储虚拟化的SAN系统组成
SAN是计算机工作者们为了优化DAS而提出的另一种设计思想,它并没有试图在功能上将应用服务和存储服务完全解耦,而是希望服务器与存储设备之间通过专用光纤网络实现高速互连。
如图1所示,一个SAN系统通常包括服务器连接器件、存储网络连接器件、存储设备和管理软件四部分组成,其中存储网络连接器件又可以细分为光纤通道集线器、光纤通道交换机和存储路由器等设备。
图1 SAN系统组成从设计角度来看,只要购买一个NAS服务器通过标准网络协议加入网络,就可以享受文件级的存储服务了;但是如果打算采用SAN设计存储网络的话,不仅需要购买服务器连接器件、存储网络连接器件、存储设备和管理软件,还需要事先规划设计好存储网络的拓扑结构。
从使用上来看,SAN采用专用的光纤网络实现数据存取,能够获得高性能;而NAS服务器与应用服务器共用一套网络,性能比拼上明显无法占据上风。
可以看出,NAS和SAN各有所长,各有所短,实际使用中应该根据实际情况选择合适自己的技术。
近些年来,随着主流NAS厂商开始向其NAS设备增加类似SAN的光纤通道和iSCSI功能,NAS和SAN之间的界限已经越来越模糊,也许不久的将来两者将会迎来越来越多的重叠。
那么到底是哪种技术,哪家厂商的方案是最佳的呢?哪种方案会成为存储虚拟化大赛中的最终胜者呢?现在更多的专家认为,这场竞赛没有最后的赢家,越来越多人认为这三种技术应当结合使用。
如果我们把厂商和各自的虚拟化技术对号入座,那么三个虚拟化阵营都各自有一些代表厂商。
虚拟化应用阵营的代表有SVC、StorAge、NetworkAppliance设备以及NSS SED (Service-Enabled Devices)飞康。
而在磁盘阵列和光纤通道阵营里,HDS、Sun、hp以及Acopia提供了多样化的体系结构。
交换机阵营则包括Invista、McData、Brocade、QLogic以及Cisco公司。
在虚拟化应用阵营中比较有代表性的厂商是飞康,飞康 NSS 是一款灵活的存储虚拟化解决方案,能够对整个企业内的存储资源进行高效、经济的供给和集中管理。
飞康 NSS有助于最大化存储利用率,降低总存储成本和提高员工生产力。
企业可以继续利用现有的存储投资,从而降低购置总成本 (TCO)。
飞康 NSS 使 IT 管理员能够根据业务应用程序服务级别协议 (SLA) 定义适当的业务持续性策略,从而实现更加面向服务的应用程序方法和数据可用性。
对于另外两个阵营来说,由于McData,Brocade,Cisco等其他一些公司已经针对基于光纤通道虚拟化进行了一系列公司收购与合作,似乎不同类别方案之间的分界线已经变得模糊起来。
其他两个阵营中的厂商中有些也正在慢慢跨越自身的领域,即使目前来说并没有真正完全的横跨界限。
由于虚拟化性能、应用程序灵活性以及虚拟化引擎等诸多方面的问题,早期的存储交换虚拟化和磁盘阵列虚拟化两个阵营的提倡者广受业界的质疑。
最初执行虚拟存储的厂商依赖那些基于现有组件的分布式解决方案或是基于端口的处理引擎来提供所需功能,应用设备虚拟化方案被认为是最易于配置的,但其往往有应用限制。
因此一些厂商更倾向于存储交换虚拟化,认为智能SAN虚拟化处理组件是下一代虚拟存储的典范。
同样,HDS针对应用虚拟化方案和网络交换虚拟化方案也作出了类似的批评。
HDS认为他们的通用存储平台(USP)是把虚拟化部署在存储网络边缘的存储控制器,而不是部署在主机或是网络核心的交换机或应用设备,他们认为从性能和安全因素上说这是最佳位置。
而应用设备虚拟化的坚定支持者NetApp则认为通过应用设备在存储网络上实现虚拟化是最好方案。
NetApp公司发言人解释:在选择磁盘阵列方案后,存储网络能给客户提供最大的灵活性,不至于像TagmaStore通用存储平台那样把客户锁定在磁盘阵列的解决方案,既不需要那么复杂,也不需要基于主机的虚拟化解决方案中客户代码带来的成本。
在存储网络之内,应用设备可以灵活放置。
一个好的虚拟解决方案不要求对磁盘或存储网络基础架构进行任何改变。
因此,需要和您的供应商进行讨论来决定进行哪些改变才能够测试和运行它们的虚拟解决方案。
但是需要警惕的是一些解决方案要求企业购买新一代SAN交换机或新一代存储控制器,而这样做的目的仅仅是为了实现存储虚拟。