存储虚拟化(非常详细)
存储虚拟化
一、何为“存储虚拟化技术”“存储虚拟化”并不是近期才提出的一个新概念，它是伴随着大型计算机的产生、发展而出现的一个较为经典的概念，但随着网络存储的兴起，在新的领域中，存储虚拟化又被赋予了全新的解读，不过从存储的核心功能来看，其本质是具有延续性的。
(一) 存储虚拟化的概念从广义的角度看，存储具有两大特性：其一，它是具有存取数据功能的载体；其二，它具有可管理性。
存储虚拟化是物理存储的逻辑表示方法，是在服务器与存储之间设置的一个抽象层，服务器被绑定到逻辑抽象层上。
于是，无论何时如果需要都可以改变所连接的物理存储，典型的如阵列的替换、层次化存储等，而不会影响应用对这个存储的访问。
存储虚拟化也正是紧紧围绕着这两个主要方面展开的。
从狭义的角度看，存储是具有两个访问通道的实体，数据通道和管理通道就是对此的简单描述。
二者在物理上可以是聚合的，也可以是分离的，而存储虚拟化就相应地发生在这两个通道上。
在理论上可以认为，相对于原存储实体，新的存储实体在数据和管理通道上所进行的任何非恒等的转换，都是一种存储虚拟化方法。
概括地讲，所谓存储虚拟化可以简单地描述为：新存储实体对原存储实体的存储资源（如存储的读写方式、连接方式、存储的规格或结构等）和存储管理（如统一/分散管理）进行变化和转换的过程称为存储虚拟化。
(二) 存储虚拟化的技术分类一般认为存储虚拟化是有所特指的，大致可以从以下两大类来划分：1、存储资源的虚拟化* 存储的规格或结构从早期的磁盘分区到现在具有复杂结构的磁盘阵列，对存储规格或结构的虚拟化始终作为一种最基本的虚拟化形式而不断发展，这是存储虚拟化的一个最为基本的特性之一——可分性。
属于这一类的存储虚拟化产物有：RAID、虚拟网络磁盘等，在可以预见的未来，这类存储虚拟化方式将伴随着人们对块存储的需求，以及对存储安全性与性能的不懈追求仍将长期存储，并且适度发展。
在结构虚拟化方面，设备冗余和资源空洞是两个完全不同的类型，设备冗余可以实现同步、异步镜像等，而资源空洞主要采用写时分配的技术，在提高资源利用率方面表现更为突出，它能够使得呈现给主机的逻辑卷大小远大于实际的物理存储大小；而快照技术更是实现了源和快照依赖于相同的存储资源，形成一种典型的一个虚拟多个的方式。
虚拟化存储的基本介绍(五)
虚拟化存储的基本介绍引言存储技术一直是计算机领域的重要组成部分。
随着科技的快速发展和信息的爆炸增长，传统的存储架构已经无法满足不断增长的需求。
虚拟化存储作为一种新兴的技术解决方案，为我们提供了更为灵活、高效和可扩展的存储方式。
本文将基于这一主题，探讨虚拟化存储的基本概念、优势以及发展前景。
什么是虚拟化存储虚拟化存储是一种将多个物理存储设备汇聚在一起形成一个虚拟的存储池的技术。
通过将存储资源进行抽象，虚拟化存储可以将存储设备的容量和性能进行统一管理和分配，提高存储效率和利用率。
虚拟化存储的优势首先，虚拟化存储提供了更高的灵活性和可扩展性。
通过将多个存储设备整合在一起，虚拟化存储可以根据实际需求动态调整存储容量，随时满足业务的变化需求，避免了资源的浪费和过度采购。
其次，虚拟化存储提供了更高的性能和可靠性。
在传统存储架构中，存储设备之间的传输瓶颈和单点故障常常限制了系统的整体性能和稳定性。
而虚拟化存储将数据分散存储在不同的设备上，提供了更好的负载均衡和冗余备份机制，有效地提高了系统的性能和可靠性。
此外，虚拟化存储还提供了更高的数据管理和容错能力。
虚拟化存储能够实现数据的快速迁移和备份，可以在不影响业务连续性的情况下，实现存储设备的升级和维护。
同时，虚拟化存储还支持数据的快照和复制，为数据的保护和恢复提供了便利。
虚拟化存储的发展前景虚拟化存储作为一项核心技术，正在得到越来越多企业的关注和应用。
随着云计算、大数据和人工智能等应用的迅速发展，对存储技术的要求也越来越高。
虚拟化存储以其出色的性能和强大的扩展性，成为满足这些需求的理想选择。
未来，虚拟化存储将会继续发展壮大。
一方面，虚拟化存储将进一步提高性能和可靠性。
利用新型技术如闪存、分布式存储以及软硬件协同优化，虚拟化存储将不断突破存储性能的瓶颈，实现更高的吞吐量和更低的时延。
另一方面，虚拟化存储将更加注重数据管理和安全性。
数据增长快速，数据安全性和合规性需求也日益突出。
存储虚拟化特性介绍
存储虚拟化特性介绍存储虚拟化的特性：1. 集中管理：通过存储虚拟化，可以实现对所有存储设备和资源的集中管理。
管理员可以通过一个统一的界面管理和监控整个存储系统，而不需要针对不同的存储设备使用不同的管理工具。
2. 统一命名空间：存储虚拟化可以将不同的存储设备整合到一个统一的命名空间中。
这意味着用户可以通过一个通用的命名空间来访问存储资源，而不需要关心存储资源是来自哪个设备。
3. 数据迁移和复制：存储虚拟化可以实现数据的迁移和复制，这使得在不同存储设备之间迁移数据变得更加容易。
同时，存储虚拟化还可以实现数据的自动备份和复制，提高数据的安全性和可用性。
4. 弹性存储容量：存储虚拟化可以将不同的存储设备整合成一个虚拟的存储池，用户可以根据需要动态扩展存储容量，而不需要停机或迁移数据。
5. 自动负载均衡：存储虚拟化可以自动平衡存储设备之间的负载，确保数据在不同存储设备之间的平衡分布，提高系统的性能和稳定性。
6. 多种存储协议支持：存储虚拟化可以支持多种存储协议，包括NFS、iSCSI、FC等，使得存储系统能够适配不同的应用场景和环境。
7. 数据压缩和去重：存储虚拟化可以实现数据的压缩和去重，减少存储空间的占用，降低存储成本。
优势：1. 提高存储资源利用率：存储虚拟化可以将不同的存储设备整合成一个统一的存储池，提高存储资源的利用率。
同时，存储虚拟化可以自动平衡存储负载，避免资源的浪费。
2. 简化管理：存储虚拟化提供了一个统一的管理界面，简化了存储资源管理的复杂性。
管理员可以通过一个界面管理整个存储系统，而不需要关心不同设备和协议的差异。
3. 提高系统性能和稳定性：存储虚拟化可以自动平衡存储负载，提高系统的性能和稳定性。
同时，存储虚拟化还可以实现数据的自动备份和复制，提高数据的安全性和可用性。
4. 灵活的存储容量管理：存储虚拟化可以根据需求动态扩展存储容量，而不需要停机或迁移数据。
这使得存储系统更加灵活和易于管理。
了解服务器存储虚拟化技术的实际应用
了解服务器存储虚拟化技术的实际应用服务器存储虚拟化技术是一种应用于数据中心的重要技术。
它通过将物理存储设备虚拟化为多个逻辑存储单元，实现对存储资源的有效管理和利用。
本文将详细介绍服务器存储虚拟化技术的实际应用，并探讨其在提升数据中心效率、降低成本以及增强灵活性方面的优势。
一、服务器存储虚拟化技术简介服务器存储虚拟化技术是指通过软件解决方案或硬件设备，将多个物理存储设备虚拟化为逻辑存储单元，实现虚拟服务器对存储资源的访问和管理。
它为数据中心提供了更高的存储性能、更强的灵活性和更好的可管理性。
服务器存储虚拟化技术包括三种主要形式：主机侧存储虚拟化、网络侧存储虚拟化和存储阵列虚拟化。
二、服务器存储虚拟化技术的实际应用1. 提升数据中心效率服务器存储虚拟化技术能够将分散的存储资源整合为一个集中的存储池，并通过虚拟化技术将存储资源按需分配给虚拟机，从而提高数据中心的存储效率。
通过动态资源分配和负载均衡，可实现对存储资源的灵活调整和优化，确保各个虚拟机之间的性能平衡，并提供高可用性和容错能力。
2. 降低成本服务器存储虚拟化技术可以实现对存储资源的集中管理，减少物理存储设备的数量和维护成本。
同时，通过数据去冗余和压缩，可以降低存储容量的需求，减少存储设备的采购成本。
此外，存储虚拟化技术还能减少能源消耗和机房面积，进一步降低运营成本。
3. 增强灵活性服务器存储虚拟化技术可以在物理存储设备之间实现数据的自由迁移和动态扩容，实现对存储资源的弹性分配和管理。
虚拟机可以根据业务需求，动态调整存储容量和性能需求，提供更灵活的资源分配方式。
此外，存储虚拟化技术还支持多种存储协议和接口，使不同类型的存储设备能够无缝协同工作，提供更好的兼容性和互操作性。
4. 保障数据安全性和可靠性服务器存储虚拟化技术通过数据备份、快照和复制等手段，提高了数据的安全性和可靠性。
在发生存储设备故障或数据损坏时，虚拟化技术能够快速恢复数据，并确保业务的连续性和可用性。
存储虚拟化技术详解
数据区
磁盘属性信息
第16页
高性能集群文件系统，是 Thin Provisioning、快照、存 储迁移等高级特性的技术基 础。
兼容FC SAN、IPSAN、NAS、 本地磁盘。
支持固定空间磁盘、动态空 间磁盘、差分磁盘等。
应用场景
需要存储迁移、快照、链接 克隆等高级存储特性虚拟机。
物理机 文件系统
FC 交换机
FC SAN
数据存储
数据存储表示虚拟化平台中可 管理、操作的存储逻辑单元。
FusionStorage Oceanstor9000 OceanstorV3
LUN
共享文件夹
DataStore
第2页
华为云计算存储模型
逻辑对象
卷卷 数据存储 数据存储 存储设备 存储设备
存储资源
物理实体
存储池
LUN
共享目录 本地磁盘
存储设备需要在存储侧创建。
02
发现存储设备
在存储侧需要将存储设备通过 链路关联到主机。
存储设备需要在FusionCompute 中进行扫描来发现。
第5页
数据存储
数据存储是在存储设备上创建的逻辑管理单元：
数据存储需要创建在指定的存储设备上，且一个存储设备只能 创建一个数据存储。
数据存储和主机关联，为主机提供资源，数据存储可以关联到 多个主机，一个主机也可以使用多个数据存储。
Fusion Storage
SAN
NAS
第3页
存储资源
01
存储资源类型
选择存储资源类型，FCSAN， IPSAN，NAS，Advanced SAN， FusionStorage。
FusionCompute对接存储资源的 管理接口，包括IP地址，用户名 密码等。
存储虚拟化
块虚拟化
Raid、磁盘分区
物理磁盘
逻辑资源
• 1、块虚拟化是指对多块硬盘建立RAID，划分逻辑卷（LUN）。
• 2、每个逻辑卷对于使用者都完全等同于一块物理硬盘。物理上来说，这个逻辑卷 的所有数据块，都是通过RAID处理，分布在不同的物理硬盘上。
• 3、块虚拟化的结果是使存储的使用者无须关心RAID实现的具体过程，只要象读写 普通硬盘一样读写这个逻辑卷，就能获得RAID对数据的保护功能。
•应用与基础架 构分离
•开放中间件， 实现可定制
存储系统
互连网络
计算节点
•基础架构技术融 合；
•面向应用的计算、 网络、存储的IT 资源池
• 1、融合：技术基础（更可靠、更可控、更灵活、更易扩展、更低成本） 口） • 3、面向应用：以应用为先导，资源动态分配、统一管理
存储虚拟化的价值
• ESG报告表明，早期采用虚拟化技术平均每年可节约: • 24% 硬件成本 • 16% 软件成本 • 19% 管理成本
• 如果预算共$1，000，000，花费$500，000于硬件，
•
$ 200，000于软件和$300，000于管理。
•每年可节约$209，000
存储虚拟化实现模式
磁带、磁带驱动器、磁带库虚拟化
RAIT条带化功能 磁带虚拟化
•1.采用类似RAID的技术对多盘磁带进行 条带化和校验，以期提高磁带使用的可靠 性和性能
•2.由于磁带读写缓慢，难以满足条带和校 验的需要，因此RAIT技术很少使用
多个磁带驱动器 磁盘
• 1.提高磁带驱动器使用效率 • 2.加快数据备份的速度
降低实现的复杂度。存储虚拟化可以在系统的多个层面实现，比如建立类似于HSM(分
存储子系统中的虚拟化存储和存储虚拟机
存储子系统中的虚拟化存储和存储虚拟机虚拟化技术的快速发展为存储子系统带来了无限的可能性。
虚拟化存储和存储虚拟机成为了当今数据中心中存储管理的重要组成部分。
本文将介绍虚拟化存储和存储虚拟机的概念、架构以及其在存储子系统中的应用。
首先，我们来了解虚拟化存储的概念。
虚拟化存储是将多个物理存储资源组合成一个统一的虚拟存储池，以实现对存储资源的集中管理和优化利用。
它可以将物理存储资源进行抽象和汇总，提供一个虚拟的存储池给虚拟化环境使用，在不同的虚拟机之间实现资源的共享和动态分配。
虚拟化存储通过提供标准化的接口，简化了存储管理的复杂度，提升了存储资源的利用率和灵活性。
虚拟化存储通常由存储虚拟化引擎和存储管理软件组成。
存储虚拟化引擎负责将物理存储资源进行抽象和汇总，构建一个统一的虚拟存储池。
它可以将不同厂商、不同型号、不同接口的存储设备进行虚拟化，隐藏底层存储设备的差异性，提供一个统一的存储管理接口给上层应用和操作系统使用。
存储管理软件负责管理和优化虚拟化存储资源的使用。
它可以根据应用的需求，动态分配和释放存储资源，提供灵活的存储策略和QoS（Quality of Service）机制，确保存储资源的高效利用和性能保障。
存储虚拟机则是虚拟化存储中的一种关键技术。
它将存储资源和计算资源进行解耦，实现存储服务的虚拟化。
存储虚拟机是一个运行在虚拟化环境中的虚拟机实例，它通过虚拟机管理软件来管理存储资源的访问和分配。
存储虚拟机可以提供不同类型的存储服务，例如块存储、文件存储和对象存储等。
它可以根据应用的需求，为虚拟机提供定制化的存储服务，并为不同虚拟机之间提供存储资源的共享和动态分配。
存储虚拟机的架构通常由控制器节点和存储节点组成。
控制器节点负责存储虚拟机的管理和控制，它将存储资源进行抽象和虚拟化，并通过网络将其暴露给上层应用和操作系统。
存储节点则负责存储资源的实际存储和访问，它可以是一个独立的存储设备，也可以是一个存储集群。
存储虚拟化方案
存储虚拟化方案引言随着云计算和虚拟化技术的快速发展，存储虚拟化已成为大多数企业构建灵活、可扩展和高效存储解决方案的关键。
存储虚拟化通过将物理存储资源抽象为虚拟的资源池，并通过软件定义的方式对其进行管理和分配，为企业提供了更高的灵活性和利用率。
本文将介绍存储虚拟化的概念、原理和常见的实现方案，并分析其优势和挑战。
存储虚拟化的概念和原理存储虚拟化是指将底层物理存储资源抽象为逻辑上的虚拟资源，通过对这些虚拟资源进行管理和分配，向上层应用和操作系统提供统一的、可扩展的存储解决方案。
存储虚拟化的主要原理包括：1.资源抽象化：存储虚拟化软件将物理存储资源抽象为虚拟的资源池，包括虚拟硬盘、虚拟存储卷等。
这些虚拟资源可以根据需求进行创建、删除、扩展和迁移，提供了更灵活和自动化的资源管理方式。
2.虚拟化层：存储虚拟化软件在物理存储资源和上层应用之间引入一个虚拟化层，负责管理和分配资源、提供高可用和故障恢复等功能。
虚拟化层可以根据需求进行资源的动态调整和迁移，实现对存储资源的优化和管理。
3.存储池：存储虚拟化软件将物理存储资源组合成一个或多个存储池，应用可以从这些存储池中按需分配存储资源。
存储池支持数据压缩和去重、快照、克隆等高级功能，提供了更灵活和高效的存储管理方式。
存储虚拟化的实现方案存储虚拟化的实现方案主要包括存储面向对象、存储网格和存储虚拟化平台等。
存储面向对象存储面向对象是一种基于对象存储的存储虚拟化方案。
它将底层存储资源抽象成对象，每个对象包含了元数据和数据两部分。
存储面向对象的方案提供了对存储资源的统一管理，可以根据应用的需求进行快速的扩展和迁移。
存储网格存储网格是一种基于网络的存储虚拟化方案。
它将多个存储设备组织为一个分布式存储系统，并通过网络连接起来，提供统一的存储访问接口。
存储网格的方案具有高可扩展性和冗余性，能够提供较高的性能和可靠性。
存储虚拟化平台存储虚拟化平台是一种基于软件的存储虚拟化方案。
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NAS设备 •虚拟硬盘 •提供专用文件系统
LAN
NAS的特点 支持异构主机 成熟的网络拓扑结构 高度集成的存储子系统 设备简单化
文件 文件
NAS虚拟化典型产品——EMCIsilon
Windows UNIX/LINUX
NFS, CIFS, FTP, HTTP
(optional 2nd switch for additional subnet)
存储虚拟化的价值
• ESG报告表明，早期采用虚拟化技术平均每年可节约: • 24% 硬件成本 • 16% 软件成本 • 19% 管理成本
• 如果预算共$1，000，000，花费$500，000于硬件，
•
$ 200，000于软件和$209，000
存储虚拟化实现模式
for the purpose of enabling application and network independent management of
storage or data.
•
The application of virtualization to storage services or devices for the purpose of
块虚拟化
Raid、磁盘分区
物理磁盘
逻辑资源
• 1、块虚拟化是指对多块硬盘建立RAID，划分逻辑卷（LUN）。
• 2、每个逻辑卷对于使用者都完全等同于一块物理硬盘。物理上来说，这个逻辑卷 的所有数据块，都是通过RAID处理，分布在不同的物理硬盘上。
• 3、块虚拟化的结果是使存储的使用者无须关心RAID实现的具体过程，只要象读写 普通硬盘一样读写这个逻辑卷，就能获得RAID对数据的保护功能。
降低实现的复杂度。存储虚拟化可以在系统的多个层面实现，比如建立类似于HSM(分
级存储管理)的系统。
虚拟化的原理
客户
逻辑资源
2
1
6
5 7
8
管理员
管理
物理资源
为什么要存储虚拟化
存储虚拟化的原动力
标准化接入
统一数据管理 空间资源整合
复制 快照
迁移
镜像
虚拟存储池
存储虚拟化的目的
“Virtualization”
Slower………………………………………T…R…A…IN……S…TO…P…S. !!!!!!!!!!!! Clustered Storage
Faster…………………………………………T…R…A…IN……KE…E…PS GOING!!
.
磁盘虚拟化
磁盘虚拟化
LBA
001 002 003 004 005 006 007 …
磁带、磁带驱动器、磁带库虚拟化
RAIT条带化功能 磁带虚拟化
•1.采用类似RAID的技术对多盘磁带进行 条带化和校验，以期提高磁带使用的可靠 性和性能
•2.由于磁带读写缓慢，难以满足条带和校 验的需要，因此RAIT技术很少使用
多个磁带驱动器 磁盘
• 1.提高磁带驱动器使用效率 • 2.加快数据备份的速度
存储虚拟化实现的结果
实现结果
存储虚拟化
块虚拟化
磁盘虚拟化
磁带、磁带驱动 器、磁带库虚拟化
文件系统 虚拟化
文件/记录 虚拟化
实现位置
基于主机 的虚拟化
基于网络 的虚拟化
基于存储设备、存储 子系统的虚拟化
实现方式
带内虚拟化
带外虚拟化
两条存储路线的斗争—Scale Up & Scale Out
Conventional Storage
• 1. 磁盘扇区的物理地址一般用C-H-S(柱面号-磁头号-扇区号）表示 • 2. 磁盘虚拟化就是将扇区地址用LBA（逻辑块地址）表示，屏蔽底层物理磁盘的概念 • 3. 磁盘虚拟由磁盘自身固件完成 • 4. 磁盘虚拟化的结果是使磁盘的使用者无须了解磁盘的内部硬件细节，通过块地址就可以访问磁
盘
块虚拟化
aggregating, hiding complexity or adding new capabilities to lower level storage
resources. Storage can be virtualized simultaneously in multiple layers of a system,
for instance to create HSM-like systems.
• 参考译文：
•
通过对存储(子)系统或存储服务的内部功能进行抽象、隐藏或隔离，使存储或数据
的管理与应用、服务器、网络资源的管理分离，从而实现应用和网络的独立管理。
•
对存储服务和设备进行虚拟化，能够在对下一层存储资源进行扩展时进行资源合并、
提高设备使用效率
抽象Abstract 隐藏Hide 隔离Isolate
统一数据管理功能 设备构件化 降低管理难度 提高可扩展性
数据跨设备流动
用虚拟化简化IT架构
虚拟信息架构 Virtual Information Infrastructure
What you have
What you want
应用Applications(ERP,SCM,CRM,OA…)
一个逻辑驱动器 •VTL将磁盘阵列虚拟为磁带库，使用户在无须
改变备份习惯和现有备份软件配置的情况下， 获得以下优点： •1、大幅度提高性能，缩短数据备份和恢复窗 口 •2.获得磁盘阵列的RAID保护功能，避免磁带介 质故障
VTL虚拟磁带库 •3.持续扩展备份的性能和容量
NAS虚拟化
虚拟文件系统 NFS/CIFS 客户端
•应用与基础架 构分离
•开放中间件， 实现可定制
存储系统
互连网络
计算节点
•基础架构技术融 合；
•面向应用的计算、 网络、存储的IT 资源池
• 1、融合：技术基础（更可靠、更可控、更灵活、更易扩展、更低成本） • 2、开放：个性化基础（SOA的标准中间件架构和应用开发接口） • 3、面向应用：以应用为先导，资源动态分配、统一管理
存储虚拟化技术
什么是存储虚拟化
什么是存储虚拟化
• SNIA(存储网络工业协会)对存储虚拟化的定义：
•
The act of abstracting, hiding or isolating the internal function of a storage (sub)
system or service from applications, compute servers or general network resources