FusionSphere虚拟化套件存储虚拟化技术白皮书

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FusionSphere虚拟化套件GPU直通技术白皮书

华为FusionSphere虚拟化套件GPU直通技术白皮书目录1 简介 (1)1.1 背景简介 (1)1.2 方案简介 (1)2 技术和方案介绍 (2)2.1 PCI直通方案 (2)2.1.1 方案概述 (2)2.1.2 适用场景 (3)2.1.3 方案特点 (3)2.2 GPU资源组方案 (4)2.2.1 方案概述 (4)2.2.2 适用场景 (4)2.2.3 方案特点 (6)3 术语 (6)1 简介1.1 背景简介随着信息化社会的飞速发展，大数据分析、深度学习等新技术的不断涌现，高性能计算不仅应用在石油勘探、地震分析、流体力学计算、分子运力学等传统领域，互联网、金融、政府信息化、教育等领域对高性能计算的需求也飞速增长。

GPU在高性能计算领域的使用，使得CPU不再是计算芯片的唯一选择。

与CPU相比，GPU具备更强大的计算能力以及更简单的任务处理模式，在高性能计算领域扮演者越来越重要的角色。

与此同时，在传统的图形渲染领域，包括虚拟桌面、游戏、工业设计、影视渲染等场景中，GPU也扮演者不可替代的角色。

GPU直通方案，为虚拟机提供接近于物理GPU能力的GPU设备。

1.2 方案简介华为FusionSphere虚拟化套件针对不同的业务场景及对GPU资源的使用情况，提供以下两种有针对性的解决方案：•主机PCI设备直通•GPU资源组FusionSphere 虚拟化套件使用PCI 直通技术将GPU 设备直通给虚拟机，即将GPU 在计算节点中呈现的PCI 设备直接绑定给虚拟机以呈现成为虚拟机的一个PCI 设备。

Virtual Machine Virtual Machine Hypervisor Graphics Driver GuestOSApplicationGuestOS Application Graphics DriverGPUGPUGPU GPU2技术和方案介绍2.1 PCI 直通方案2.1.1 方案概述 FusionSphere 虚拟化套件在主机（计算节点）启动等时机主动发现其以装配的GPU 设备，这些GPU 设备可直接绑定给虚拟机。

FusionSphere虚拟化套件安全技术白皮书

华为FusionSphere 虚拟化套件安全技术白皮书目录1虚拟化平台安全威胁分析 (1)1.1概述 (1)1.2云安全威胁分析 (1)1.2.1传统的安全威胁 (1)1.2.2云计算带来的新的安全威胁 (3)1.3云计算的安全价值 (4)2 FusionSphere安全方案 (6)2.1 FusionSphere总体安全框架 (6)2.2网络安全 (7)2.2.1网络平面隔离 (7)2.2.2 VLAN隔离 (8)2.2.3防IP及MAC仿冒 (9)2.2.4端口访问限制 (9)2.3虚拟化安全 (10)2.3.1 vCPU调度隔离安全 (10)2.3.2内存隔离 (11)2.3.3内部网络隔离 (11)2.3.4磁盘I/O隔离 (11)2.4数据安全 (11)2.4.1 数据加密 (11)2.4.2用户数据隔离 (12)2.4.3数据访问控制 (12)2.4.4剩余信息保护 (12)2.4.5数据备份 (13)2.4.6软件包完整性保护 (13)2.5运维管理安全 (13)2.5.1管理员分权管理 (13)2.5.2账号密码管理 (14)2.5.3日志管理 (14)2.5.4传输加密 (14)2.5.5数据库备份 (14)2.6基础设施安全 (15)2.6.1操作系统加固 (15)2.6.2 Web安全 (15)2.6.3数据库加固 (16)2.6.4 Web容器加固 (16)2.6.5安全补丁 (17)2.6.6防病毒 (17)1 虚拟化平台安全威胁分析1.1 概述云计算虚拟化平台作为一种新的计算资源提供方式，用户在享受它带来的便利性、低成本等优越性的同时，也对其自身的安全性也存在疑虑。

如何保障用户数据和资源的机密性、完整性和可用性成为云计算系统急需解决的课题。

本文在分析云计算带来的安全风险和威胁基础上，介绍了华为云计算虚拟化平台针对这些风险和威胁所采取策略和措施，旨在为客户提供安全可信的服务器虚拟化解决方案。

FusionSphere虚拟化套件分布式虚拟交换机技术白皮书

华为FusionSphere 6.5.0 虚拟化套件分布式虚拟交换机技术白皮书目录1 分布式虚拟交换机概述 (1)1.1 产生背景 (1)1.2 虚拟交换现状 (2)1.2.1 基于服务器CPU实现虚拟交换 (2)1.2.2 物理网卡实现虚拟交换 (2)1.2.3 交换机实现虚拟交换 (3)2 华为方案简介 (5)2.1 方案是什么 (5)2.2 方案架构 (7)2.3 方案特点 (7)3 虚拟交换管理 (8)3.1 主机 (8)3.2 分布式虚拟交换机 (8)3.3 端口组 (8)4 虚拟交换特性 (9)4.1 物理端口/聚合 (9)4.2 虚拟交换 (9)4.2.1 普通交换 (9)4.2.2 SR-IOV直通 (10)4.2.3 用户态交换 (10)4.3 流量整形 (11)4.3.1 基于端口组的流量整形 (11)4.4 安全 (11)4.4.1 二层网络安全策略 (11)4.4.2 广播报文抑制 (12)4.4.3 安全组 (12)4.5 Trunk端口 (12)4.6 端口管理 (13)4.7 存储面三层互通 (13)4.8 配置管理VLAN (13)4.9 业务管理平面 (13)5 虚拟交换应用场景 (14)5.1 集中虚拟网络管理 (14)5.2 虚拟网络流量统计功能 (14)5.3 分布式虚拟端口组 (14)5.4 分布式虚拟上行链路 (14)5.5 网络隔离 (14)5.6 网络迁移 (15)5.7网络安全 (15)5.8 配置管理VLAN (15)5.9 业务管理平面 (15)6 缩略语 (16)1 分布式虚拟交换机概述1.1 产生背景图1-1网络虚拟化的发展计算虚拟化驱动网络虚拟化的发展。

传统数据中心，一台服务器运行一个操作系统，通过物理网线与交换机相连，由交换机实现不同的主机的交换、流量控制、安全控制等功能。

在计算虚拟化后，一台服务器虚拟化成多台的虚拟的主机，每个虚拟主机有自己的CPU、内存和网卡。

FusionSphere虚拟化套件SSD直通技术白皮书

华为FusionSphere虚拟化套件SSD直通技术白皮书目录1NVMe SSD直通 (1)1.1概述 (1)1.2原理 (1)1.2.1PCI直通 (1)1.2.2NVMe SSD (3)2华为方案 (4)2.1方案简介 (4)2.2方案特点 (4)2.3方案约束 (4)3NVMe SSD直通应用场景 (5)4缩略语表 (6)1N VMe SSD直通1.1概述存储虚拟化让IT管理员可以通过一种便利的方式管理数据中心的存储设备，简化管理。

通过精简卷提高了资源利用率，但虚拟化技术增加了虚拟机IO访问路径长度、主机上用户态与内核态切换次数，同一设备上的资源竞争，导致IO性能有所损失。

设备直通技术为虚拟机提供了一种机制来直接访问物理设备，以减小虚拟化带来的开销，使虚拟机有接近物理设备的性能。

随着计算机能力的不断增强，存储技术也在不断的发生变化，SSD的出现，摆脱了传统HDD的磁头、盘片及电机等机械部件，不会出现任何机械故障，相对于HDD而言，SSD在性能、可靠性、能耗方面都有着绝对的优势，基于NVME协议标准的SSD相比使用SATA接口与AHCI标准的SSD大幅的降低了延迟、提升了IOPS，使得SSD的随机性能得到了极大的提升。

虚拟化环境下在对IO性能有极致需求的场景下面临着极大的挑战，基于普通存储设备提供的存储虚拟化能力根本无法满足诉求，NVMe SSD直通可以完美的解决这一问题，直通技术解决了虚拟化带来的开销，NVMe SSD提供最强的硬件能力。

1.2原理1.2.1PCI直通SSD直通是将SSD设备作为PCI设备通过PCI直通技术完成，当前有两种直通设备实现方式：kvm pci-assign和VFIO。

在虚拟机看来，直通设备是物理上连接在PCI或者PCI-E总线上的，虚拟机对该设备的I/O交互操作和实际的物理设备操作完全一样。

1.2.1.1PCI-ASSIGN使用pci-assign方式时，通过硬件虚拟化技术将宿主机中的物理PCI 设备直接分配给虚拟机，虚拟机以独占方式访问宿主机的PCI/PCI-E 设备，这种方式存在一些缺陷, KVM 是hypervisor并不是设备驱动，资源访问方式与安全启动并不兼容，仅支持PCI设备、X86平台、KVM虚拟化引擎。

FusionSphere虚拟化套件容灾技术白皮书

华为FusionSphere 虚拟化套件容灾技术白皮书目录1容灾简介 (1)1.1 云计算容灾概述 (1)1.1.1容灾简介 (1)1.1.2容灾系统的评价指标 (1)1.1.3容灾系统建设过程 (2)1.2 FusionSphere容灾方案简介 (3)2 FusionSphere容灾方案介绍 (5)2.1基于存储远程复制容灾方案 (5)2.1.1方案概述 (5)2.1.2适用场景 (7)2.1.3方案组网 (10)2.1.4方案特点 (13)2.2城域双活容灾方案 (14)2.2.1方案概述 (14)2.2.2适用场景 (15)2.2.3方案组网 (16)2.2.4方案特点 (19)2.3两地三中心容灾方案 (19)2.3.1方案概述 (19)2.3.2适用场景 (20)2.3.3方案组网 (21)2.3.4方案特点 (22)2.4 FusionStorage Block复制容灾 (23)2.4.1方案概述 (23)2.4.2适用场景 (25)2.4.3方案组网 (27)2.4.4方案特点 (29)3综述：FusionSphere容灾方案对比分析 (30)4术语 (33)1 容灾简介1.1 云计算容灾概述随着云计算的蓬勃发展，越来越多重要的计算机信息系统出现在云计算中。

由于各行业的用户和企业对网络应用和数据信息的依赖日益强烈，使得突发性灾难如火灾、洪水、地震、区域电力中断或者人为破坏对整个企业的数据和业务生产会造成重大影响，如重要信息丢失、服务中断、经济损失、客户流失等。

因此，为了保证云计算中计算机信息系统的业务连续性和数据可靠性，华为提供了针对云计算的容灾解决方案，保证灾难发生时关键数据不丢失，系统服务尽快恢复运行。

1.1.1 容灾简介容灾系统是指在相隔较远的异地，建立两套或多套功能相同的系统，系统之间可以相互进行健康状态监视和功能切换，当一处系统因意外(如火灾、洪水、地震、人为蓄意破坏等)停止工作时，整个应用系统可以切换到另一处，使得该系统功能可以继续正常工作。

华为FusionStorage技术白皮书

华为FusionStorage技术白皮书1 执行摘要/Executive Summary本文从存储技术的发展趋势为切入点，结合用户需求，从高性能、高可靠、高扩展、易管理、兼容性等方面详细介绍了华为公司FusionStorage产品的功能及特点，旨在突出FusionStorage 产品独有的亮点、应用场景以及为客户带来的价值。

2 简介/Introduction虚拟化与云计算技术正在引领IT技术的发展方向，越来越多的企业采用虚拟化与云计算技术来构建新一代IT系统，以提升IT系统的资源利用率，并在保证服务级别水平的前提下降低成本；同时帮助业务更加具有敏捷性，加速新业务的上线时间。

然而，虚拟化与云计算技术的广泛应用也给后端的存储系统提出更加严峻的挑战。

如：需要存储系统能够承载更多的业务、更高的性能与可靠性、更好的扩展性、保证关键业务服务级别水平并降低成本等。

华为分布式存储软件FusionStorage采用创新的分布式软件架构，以高性能、高可靠、高扩展为其设计理念，充分满足企业未来业务需求，帮助其IT系统转型以更快更好地应对日益激烈的竞争环境，实现与客户的共同成长。

3 解决方案/Solution随着企业面临的竞争环境越来越激烈、新业务上线时间要求越来越短，其IT系统需要从传统的成本中心转变为提升企业竞争力的利器，帮助企业提升竞争力并实现商业成功。

作为存放企业数据资产的存储系统，不但要满足业务所需要的高性能、高可靠等基本诉求，更要满足未来业务的发展、提升业务的敏捷性，帮助业务更快更好地适应竞争环境的需要。

从IT业界发展来看，以下技术趋势正在影响存储行业的发展：l 虚拟化技术的广泛应用虚拟机技术给服务器带来更高的利用率、给业务带来更便捷的部署，降低了TCO，因而在众多行业得到了广泛的应用。

与此同时，虚拟机应用给存储带来以下挑战：第一，相比传统的物理服务器方式，单个存储系统承载了更多的业务，存储系统需要更强劲的性能来支撑；第二，采用共享存储方式部署虚拟机，单个卷上可能承载几十或上百的虚拟机，导致卷IO呈现更多的随机特征，这对传统的Cache技术提出挑战；第三，单个卷承载多个虚拟机业务，要求存储系统具备协调虚拟机访问竞争，保证对QoS要求高的虚拟机获取到资源实现性能目标；第四，单个卷上承载较多的虚拟机，需要卷具有很高的IO性能，这对传统受限于固定硬盘的RAID技术提出挑战；第五，虚拟机的广泛使用，需要更加高效的技术来提高虚拟机的部署效率，加快新业务的上线时间。

FusionSphere虚拟化套件备份技术白皮书

华为FusionSphere 虚拟化套件备份技术白皮书目录1备份简介 (1)1.1云计算备份概述 (1)1.1.1为什么需要备份 (1)1.1.2备份系统设计原则 (1)1.1.3备份系统的定位（与容灾的关系） (3)1.1.4备份系统的组成 (3)1.2云计算备份典型需求描述 (4)1.3 FusionSphere备份方案简介 (5)2 FusionSphere备份方案介绍 (7)2.1 eBackup虚拟机备份方案 (7)2.1.1方案概述 (7)2.1.2适用场景 (9)2.1.3方案组网 (11)2.1.4方案特点 (12)2.2用户数据备份到第三方备份服务器方案 (13)2.2.1方案概述 (13)2.2.2适用场景 (13)2.2.3方案组网 (14)2.2.4方案特点 (15)3综述：FusionSphere备份方案对比分析 (16)4术语 (17)1 备份简介1.1 云计算备份概述随着云计算的蓬勃发展，越来越多重要的计算机信息系统出现在云计算中。

因此，为了保证云计算中计算机信息系统的业务连续性和数据可靠性，华为提供了针对云计算的备份解决方案，保证灾难发生时关键数据不丢失，系统服务尽快恢复运行。

1.1.1 为什么需要备份虽然计算机技术的发展给人们的日常生活提供了很多便利，然而，人为的操作错误，系统软件或应用软件的缺陷、硬件的损毁、电脑病毒、骇客攻击、自然灾难等等诸多因素都有可能造成计算机中数据的丢失，从而给企业造成无可估量的损失。

为了保护业务系统的关键业务数据，必须对这些数据进行有效的保护，并支持快速恢复。

所有的备份都是为发生灾难时作恢复而准备的，一个自动备份系统的优劣标准不仅仅在于它的备份模式/备份速度等，需要慎重衡量的还有另一个标准---可恢复性。

华为FusionSphere 5.1容灾方案白皮书(服务器虚拟化)

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华为技术有限公司地址：深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼邮编：518129网址：目录1 容灾简介 (1)1.1 云计算容灾概述 (1)1.1.1 容灾简介 (1)1.1.2 容灾系统的评价指标 (1)1.1.3 容灾系统建设过程 (2)1.1.4 容灾系统的实现分类 (3)1.2 FusionSphere容灾方案简介 (4)2 FusionSphere容灾方案介绍 (7)2.1 UltraVR基于主机远程复制容灾方案 (7)2.1.1 方案概述 (7)2.1.2 适用场景 (8)2.1.3 方案组网 (9)2.1.4 方案特点 (12)2.2 UltraVR基于存储远程复制容灾方案 (12)2.2.1 方案概述 (12)2.2.2 适用场景 (14)2.2.3 方案组网 (16)2.2.4 方案特点 (19)2.3 城域双活容灾方案 (19)2.3.1 方案概述 (19)2.3.2 适用场景 (20)2.3.3 方案组网 (21)2.3.4 方案特点 (23)2.3.5 VIS产品简介 (23)2.4 第三方应用层容灾方案 (24)2.4.1 方案概述 (24)2.4.2 适用场景 (24)2.4.3 方案组网 (24)2.4.4 方案特点 (25)3 综述：FusionSphere容灾方案对比分析 (26)4 术语 (28)容灾方案白皮书 1 容灾简介1 容灾简介1.1 云计算容灾概述随着云计算的蓬勃发展，越来越多重要的计算机信息系统出现在云计算中。

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华为FusionSphere 6.5.0虚拟化套件存储虚拟化技术白皮书目录1简介/Introduction (3)2解决方案/Solution (4)2.1 FusionSphere 存储虚拟化解决方案 (4)2.1.1架构描述 (4)2.1.2特点描述 (5)2.2存储虚拟化的磁盘文件解决方案 (6)2.2.1厚置备磁盘技术 (6)2.2.2厚置备延时置零磁盘技术 (6)2.2.3精简置备磁盘技术 (6)2.2.4差分磁盘技术 (7)2.3存储虚拟化的业务管理解决方案 (7)2.3.1磁盘文件的写时重定向技术 (7)2.3.2磁盘文件的存储热迁移 (8)2.3.3磁盘文件高级业务 (8)2.4存储虚拟化的数据存储扩容解决方案 (9)2.4.1功能设计原理 (9)2.5存储虚拟化的数据存储修复解决方案 (10)2.5.1功能设计原理 (10)1 简介/Introduction存储设备的能力、接口协议等差异性很大，存储虚拟化技术可以将不同存储设备进行格式化，将各种存储资源转化为统一管理的数据存储资源，可以用来存储虚拟机磁盘、虚拟机配置信息、快照等信息。

用户对存储的管理更加同质化。

虚拟机磁盘、快照等内存均以文件的形式存放在数据存储上，所有业务操作均可以转化成对文件的操作，操作更加直观、便捷。

基于存储虚拟化平台提供的众多存储业务，可以提高存储利用率，更好的可靠性、可维护性、可以带来更好的业务体验和用户价值。

华为提供基于主机的存储虚拟化功能，用户不需要再关注存储设备的类型和能力。

存储虚拟化可以将存储设备进行抽象，以逻辑资源的方式呈现，统一提供全面的存储服务。

可以在不同的存储形态，设备类型之间提供统一的功能。

2 解决方案/Solution2.1 FusionSphere 存储虚拟化解决方案FusionSphere存储虚拟化平台能够屏蔽存储设备差异，统一封装为文件级操作接口，并在虚拟化层提供了丰富的存储业务功能。

2.1.1 架构描述FusionSphere提出如下存储虚拟化架构：图2-1存储虚拟化平台架构图FusionSphere存储虚拟化平台主要由文件系统、磁盘驱动和磁盘工具组成。

SAN设备和本地磁盘等块设备连接到服务器上后，经过设备驱动层和通用块层后，对主机呈现一个磁盘设备。

文件系统建立在主机能够访问的存储设备上，创建文件系统的过程就是主机对存储设备执行格式化，在存储设备上写入文件系统的元数据和inode信息，建立文件到裸设备块的映射，并负责裸设备块的管理，包括空间分配和释放。

对于虚拟化来说，文件系统屏蔽了块层的操作，提供了文件级的抽象操作。

虚拟机磁盘就是放在文件系统中的文件。

虚拟机磁盘在使用时，需要由磁盘驱动挂载给虚拟机，并通过QEMU管理起来，用户虚拟机的所有读写IO都会由前端驱动截获，转发给QEMU进程，并转换为用户态驱动的读写操作，最终写入磁盘文件中。

虚拟机磁盘中包含了属性信息和数据区域，磁盘工具提供了一系列对虚拟机磁盘的操作，可以解析磁盘文件的文件头，读取或修改磁盘的属性信息，创建磁盘的数据区等操作。

2.1.2 特点描述FusionSphere 存储虚拟化技术定位于构建针对电信业务环境的高竞争力的虚拟化平台，通过对开源kvm进行安全加固、功能扩展、性能优化和可靠性保障，具备如下特点：●存储设备兼容性对于不同的存储设备，包括IPSAN、FCSAN、NAS、本地磁盘。

可以做到以文件系统进行屏蔽，统一提供文件级别的业务操作。

●丰富的功能提供了包括精简置备磁盘、增量快照、存储冷热迁移、链接克隆虚拟机、虚拟机磁盘扩容等众多功能。

●业务能力同质化业务是在虚拟化层进行，基于各种存储设备可以提供相同的能力，对存储设备无特殊要求。

2.2 存储虚拟化的磁盘文件解决方案在存储虚拟化中，所有用户存储都是以文件形式呈现，虚拟机磁盘、快照、虚拟机配置都对应一个独立的文件，常见的磁盘文件分为厚置备磁盘、厚置备延时置零磁盘、精简置备磁盘、差分磁盘这几种技术。

2.2.1 厚置备磁盘技术厚置备磁盘创建时大小与虚拟磁盘大小相同，并将文件所有位置填0，占用空间较大，置备时间较长。

该磁盘用于FusionSphere系统中的普通磁盘。

普通磁盘使用厚置备磁盘技术，创建时会进行全空间分配和置零操作，能够提供最好的性能体验和数据安全性。

适用于对IOPS要求较高的场景。

该磁盘创建所需时间会比创建其他类型的磁盘长。

2.2.2 厚置备延时置零磁盘技术厚置备延迟置零卷创建时大小与虚拟磁盘大小相同，但不会进行填0操作，占用空间较大，置备时间较厚置备卷短。

该磁盘用于FusionSphere系统中的普通延迟置零磁盘，可以提高存储设备的利用率。

普通延迟置零磁盘创建很快，创建时进行全空间分配，但未进行全置零动作，性能较普通磁盘有所下降。

适用于对发放速度要求高，但对IOPS要求不高的场景。

2.2.3 精简置备磁盘技术精简置备卷创建时大小为0，精简置备卷创建时含少量元数据信息，大小一般为几十K，创建时间均非常短。

随着用户写入数据，精简置备卷的大小与实际占用空间将逐步增加。

该磁盘用于FusionSphere系统中的精简磁盘，可以提高存储设备的利用率。

精简磁盘使用动态磁盘技术，可以节省存储空间。

该磁盘在创建时不进行空间分配，而是在用户IO写入磁盘文件时才进行空间动态分配，性能较普通磁盘有所下降。

适用于用户对存储需求不明确，或是规划的容量比实际使用的容量多的场景。

2.2.4 差分磁盘技术差分磁盘必须基于一个已有的父磁盘来创建，它只记录相对于父磁盘的差异数据，包括数据的增改，差分磁盘不能脱离父磁盘而存在，如果父磁盘进行了修改，则差分磁盘的数据将不再可用。

对差分磁盘进行读操作，会首先读取差分磁盘中的数据区域，如果不存在，则表示该数据区域未被修改，则通过文件头的索引找到父磁盘，在对该区域进行读取。

对差分磁盘进行写操作时，则直接写在差分磁盘上。

差分磁盘的结构和动态磁盘完全一致，文件头中会记录父磁盘的路径，数据区只记录和父磁盘差异数据，大小也会随着数据的写入而自动增长。

该磁盘用于FusionSphere系统中的快照、非持久化磁盘、链接克隆等功能，起到保护源盘不再被修改，并可以跟踪虚拟机磁盘差异数据的作用。

差分磁盘的大部分应用需要结合下一章的写时重定向技术使用。

2.3 存储虚拟化的业务管理解决方案2.3.1 磁盘文件的写时重定向技术FusionSphere的存储虚拟化具备写时重定向技术（Redirect on Write），能够在虚拟机磁盘文件被修改时，可以不修改原磁盘文件，而是将修改区域记录在另一个差分磁盘中，将差分磁盘的父磁盘指向原磁盘文件，使得虚拟机在从差分磁盘文件中读取数据时，能够自动从原磁盘文件中获得需要的数据。

写时重定向技术可以应用于快照、链接克隆、非持久化磁盘等特性。

快照特性：虚拟机可以将当前状态保存在快照文件中，包括磁盘内容、内存和寄存器数据。

用户可以通过恢复快照多次回到这一状态，虚拟机用户在执行一些重大、高危操作前，例如系统补丁，升级，破坏性测试前执行快照，可以用于故障时的快速还原。

链接克隆：链接克隆虚拟机可以基于同一个虚拟机模板，快速发放多个类似的虚拟机。

通过对虚拟机模板的系统卷创建多个差分磁盘，将每个差分磁盘挂载给独立的虚拟机。

应用于需要大量发放拥有相同或类似数据的虚拟机，且对性能要求不高。

链接克隆加速：在链接克隆场景下，将若干链接克隆虚拟机的共同模板中的热点数据放在主机内存中，达到快速读取的目的，能够极大提升虚拟机的启动和运行速度。

非持久化磁盘：处于保护磁盘数据的目的，在启动虚拟机时，对这种非持久化磁盘先创建差分磁盘，在虚拟机运行过程中，将有更改的数据全部写入差分磁盘，在虚拟机关机后，将差分磁盘删除，达到还原磁盘的目的。

应用于公共计算机、计算机数据自动还原的场景。

2.3.2 磁盘文件的存储热迁移FusionSphere提供了虚拟机磁盘的冷迁移和热迁移，冷迁移是在虚拟机关机时候，将其磁盘文件从一个存储移动到另一个存储，热迁移可以在不中断业务的前提下，将虚拟机磁盘从一个存储迁移至另一个存储。

热迁移的技术原理如下：1.热迁移首先使用写时重定向，将虚拟机数据写入目的存储的一个差异磁盘，这样，原磁盘文件就变成只读的。

2.将源卷的所有的数据块依次读取出来并合并到目标端的差异磁盘中，等数据合并完成后，目的端的差分磁盘就拥有虚拟磁盘的所有最新数据。

3.去除目的端快照对源卷的依赖，将差分磁盘修改为动态磁盘，这样，目的端磁盘文件可以独立运行。

2.3.3 磁盘文件高级业务FusionSphere提供了虚拟机磁盘的高级业务，可以在提供磁盘文件的扩容功能，技术原理如下：磁盘扩容：在离线或在线状态下支持对磁盘的容量扩充，对于厚置备磁盘，会将数据区域进行扩充，并进行写零。

对于厚置备延时置零磁盘，会将数据区域进行扩容，并进行空间预占。

对于精简磁盘，仅对数据区域进行扩容。

2.4 存储虚拟化的数据存储扩容解决方案2.4.1 功能设计原理数据存储扩容使得一个数据存储可以管理多个物理LUN空间，当需要扩容数据存储时，可以通过添加另外的物理LUN至数据存储或者对物理LUN进行扩容再扩容数据存储，从而实现对数据存储灵活地进行空间扩容，有效提高数据存储扩展性。

当需要扩容时，先在主节点上将新增的存储空间以线性映射的方式追加至虚拟块设备末尾，完成虚拟块设备的扩容后，再将新增的存储空间分成数段逐渐增加至文件系统(更新文件系统中的元数据)，主节点完成数据存储的扩容。

由于虚拟块设备的信息都是保存在节点内存中，则当其它节点发现数据存储空间有变化时，则需要更新虚拟块设备信息，完成扩容虚拟块设备。

如下图所示：2.5 存储虚拟化的数据存储修复解决方案2.5.1 功能设计原理数据存储修复支持在数据存储故障时进行修复。

数据存储故障时，为防止数据存储遭到进一步的破坏，系统侧会拒绝掉大部分的业务操作，只允许管理员进行关闭虚拟机和解关联数据存储操作，同时会上报告警，并允许管理员进行修复操作。

数据存储在修复过程中，无须关闭虚拟机，在整个修复过程中系统会将虚拟机进行挂起，然后再进行修复操作。

由于数据存储只读主要发生在磁盘元数据被破坏的场景，所以在修复过程中会优先采用文件系统的自修复能力进行修复，如果修复不成功会采用最近一次成功备份的元数据进行修复，此时会将数据存储的元数据恢复到备份时刻点，可能造成部分虚拟机无法恢复。

针对数据存储中较为重要的数据，FusionSphere 提供另外一种只读挂载方式，在这种方式下管理员可以先将数据拷贝到其他存储介质中，然后再对数据存储进行修复。

LUN1LUN2 LUN3A’ DM node A node Bnode CB’ DM C’ DMVIMS DM 即为DeviceMapper 虚拟块设备。