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。
存储虚拟化
辑卷， 并为存储网络上的每一台主机指定对每一个逻辑卷的访问 对称结构 （ｙ ｒｅ ｉ） Ｓ ｍ ａｔ ｃ 虚拟存储， ｒ 又称为带内 （ － ａ ｄ 权限 （ Ｉ Ｂｎ ） ｎ 可写、 可读、 禁止访问） 。当主机要访问某个逻辑卷时， 首 虚拟化存储， 如图ｌ 所示 ， 它是在数据通路中插入虚拟存储层， 先要访问虚拟化存储控制器，读取逻辑卷信息和访问权限， 即 然后
持异构平 台，例 如 Ｃ Ｖ 只能支持 特定版本的 Ｌ ｕ ＬＭ ｉ ｘ平 台。 ｎ
基于存储设备的虚拟化
上的任何位 置都可 以实现存 储虚拟化 。根据虚拟化层 次所
处位置不 同，存储虚拟化技 术可以分为以下几类 ：
基于存储设备的虚拟化，也称为基于存储控制器的虚拟化。 它是在存储设备的适配器、 控制器上实现虚拟化功能。目 前很多
基 Ｈ — Ｘ Ｓ ｌ ｉ平台的 Ｖ ｒ ａ ｏ ｍｅＭａ ａ ｅ Ｖ Ｖ 和 模块 。如果没有 第三方的虚拟软件 ， 于存储设备 的虚拟化 经常 Ｐ Ｕ ｏａ ｓ ｒ ｅｉ ｓＶ ｌ ｎ ｇｒ（ｘ Ｍ） ｔ ｕ
对于包含多厂商存 支持 Ｆ ｅＢ Ｄ平台的Ｖ ｎ ｍ。有些平台还拥有支持集群的卷管 只能提供一种不完全的存储虚拟化解决方案。 ｒｅ Ｓ ｉｕ Ａ 这种方法的运行效果不是很好， 并且这 理器 ，Ｆ ｉｕ 平台下的 Ｃ Ｖ （ｌｓ ｒＬ Ｍ） Ｃｕｔ Ｖ 储设备的Ｓ Ｎ存储系统 ， ￣Ｌｎ ｘ Ｉ Ｌ Ｍ Ｃｕｔ Ｖ ， ｌ ｅ Ｅ ＭＳ ｅ ｓｒ 这 和Ｓ Ｎ的Ｓ Ｍ等 ，它们 采用 的是对称结 构的构架 ， Ｕ Ｖ 机群 中的任 种设备 的规模 往往 是有 限的且无法进行级联 ， 使得 具有 特定 配 何一个节点都可以进行存储资源的虚拟化管理操作。
服务器环境上 。
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。
虚拟化-存储虚拟化
虚拟化-存储虚拟化随着存储的需求呈螺旋式向上增长，公司内的存储服务器和阵列都⽆⼀例外地随之成倍增长。
对于这种存储管理困境的⼀种解决办法便是存储虚拟化。
存储虚拟化可以使管理程序员将不同的存储作为单个集合的资源来进⾏识别、配置和管理。
存储虚拟化是存储整合的⼀个重要组成部分，它能减少管理问题，⽽且能够提⾼存储利⽤率，这样可以降低新增存储的费⽤。
权威机构S N I A（存储⽹络⼯业协会）给出的定义“通过将存储系统/⼦系统的内部功能从应⽤程序、计算服务器、⽹络资源中进⾏抽象、隐藏或隔离，实现独⽴于应⽤程序、⽹络的存储与数据管理”。
存储虚拟化技术将底层存储设备进⾏抽象化统⼀管理，向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性，⽽只保留其统⼀的逻辑特性，从⽽实现了存储系统的集中、统⼀、⽅便的管理。
与传统存储的⽐较与传统存储相⽐，虚拟化存储的优点主要体现在：磁盘利⽤率⾼，传统存储技术的磁盘利⽤率⼀般只有30－70%，⽽采⽤虚拟化技术后的磁盘利⽤率⾼达70－90%；存储灵活，可以适应不同⼚商、不同类别的异构存储平台，为存储资源管理提供了更好的灵活性；管理⽅便，提供了⼀个⼤容量存储系统集中管理的⼿段，避免了由于存储设备扩充所带来的管理⽅⾯的⿇烦；性能更好，虚拟化存储系统可以很好地进⾏负载均衡，把每⼀次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上，提⾼了系统的整体访问带宽。
分类虚拟化存储有多种分类⽅法，从⼤的⽅⾯可以分为：根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同进⾏分类；根据控制路径和数据路径的不同进⾏分类。
根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储⽹络的虚拟存储存储设备的虚拟存储根据控制路径和数据路径的不同，虚拟化存储分为对称虚拟化不对称虚拟化优缺点优点：存储虚拟化也能够改进可⽤性。
如果⼀个应⽤程序与某些特定的存储资源相联，那么任何对于这些资源的中断都将会降低该应⽤的可⽤性。
通过存储虚拟化，应⽤程序就不会再与某个物理性的存储程序相联系了。
什么是存储虚拟化？它与软件定义存储有何区别？
什么是存储虚拟化？它与软件定义存储有何区别？从⼴义来看，其实拿物理盘做 RAID，然后在其之上划 LUN，呈现给 OS，这也是⼀种存储虚拟化。
存储虚拟化往前还可以溯源到 IBM AIX LVM（逻辑卷管理器），和 HP EVA 的 vDisk 技术。
HP的 EVA 技术，准确说是源于 Compaq，甚⾄是 DEC 的 VA，在当时的存储界，⾮常厉害和前瞻的技术。
⼤约在 2004、2005 年左右，新兴的存储⼚商 Compellent 和 EqualLogic（这两个公司后来被DELL 收购）、3PAR 和 LeftHand（这两个公司后来被 HP 收购）、XIV（后来被 IBM 收购）、Pillar（后来被 Oracle 收购）的块级存储虚拟化，打破了以往 RAID Group 的限制，⽀持精简配置（Thin Provisioning）的功能，⽆需预先分配物理空间，实现写多少分配多少空间的机制。
下⾯我们系统、全⾯地介绍⼀下存储虚拟化，以 SNIA 的阐述为主。
1SNIA 对存储虚拟化的解释SNIA 认为，存储虚拟化通过对存储（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、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。
SNIA 提供的存储虚拟化模型（如下图），包括三部分：图 1 SNIA 存储虚拟化模型⼀虚拟化什么针对不同的存储设备和数据形态，有多种形式的虚拟化资源：虚拟数据块、虚拟磁盘、虚拟磁带或磁带库、虚拟⽂件系统或者其他虚拟设备。
⼆在哪⾥虚拟化存储虚拟化可以在不同的层⾯上进⾏。
（1）基于主机/服务器的虚拟化主要⽤途：使服务器的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列，常⽤于在不同磁盘阵列之间做数据镜像保护。
实现⽅式：⼀般由操作系统下的逻辑卷管理软件完成（安装客户端软件），不同操作系统的逻辑卷管理软件也不相同。
虚拟化存储的基本介绍(九)
虚拟化存储的基本介绍在当今数字化时代，数据的产生和管理已成为各个行业不可忽视的重要问题。
为了高效地管理和利用大量的数据，虚拟化存储技术应运而生。
虚拟化存储是一种基于软件的解决方案，通过将多个物理存储设备整合到一个虚拟存储池中，实现数据的统一管理和共享。
本文将介绍虚拟化存储的基本概念、优势以及应用场景。
一、虚拟化存储的基本概念虚拟化存储是一种将分散的物理存储设备整合为一个逻辑存储空间的技术。
通常情况下，物理存储设备包括硬盘、SSD、磁带库等，而虚拟化存储通过软件驱动实现了对这些设备的抽象。
用户可以通过虚拟化存储池来访问和管理这些存储资源，无需关心底层物理设备的具体细节。
虚拟化存储有两种常见的实现方式：一种是通过软件定义存储(SDS)来实现，另一种是通过存储虚拟机(Virtual Storage Appliance, VSA)来实现。
SDS采用软件技术将多个物理存储设备整合为一个逻辑池，用户可以按需配置、分配和管理存储资源。
而VSA是一种运行在虚拟机上的存储虚拟化解决方案，可以将虚拟机的磁盘映射到物理存储设备上，提供高性能和高可用性的存储服务。
二、虚拟化存储的优势虚拟化存储在数据管理和存储方面具有诸多优势。
首先，虚拟化存储可以降低成本，提高资源利用率。
通过将多个物理存储设备整合起来，无需购买新的硬件设备，减少了硬件成本。
其次，虚拟化存储能够提供高可用性和可靠性。
通过将数据冗余备份到不同的存储设备上，即使某个设备发生故障，数据依然可以正常访问。
此外，虚拟存储技术还能够提供高性能和灵活的数据管理。
通过对存储设备进行整合和优化，可以提升数据访问的速度，并且可以根据业务需求灵活地进行数据的迁移和扩容。
三、虚拟化存储的应用场景虚拟化存储技术在各个行业都有广泛的应用。
在大型企业中，虚拟化存储可以实现跨多个数据中心的数据共享和协同工作。
通过将不同地点的存储设备整合起来，用户可以在不同地点的终端设备上同步访问和编辑数据，提高了工作效率。
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。
什么是存储虚拟化
什么是存储虚拟化什么是存储虚拟化那么什么是存储虚拟化呢？不同的公司和企业有不同的定义。
虽然虚拟化并不是⼀个全新的概念，但是在被引⼊到存储领域后却发⽣了某些变化，被赋予了新的内涵。
存储虚拟化是通过存储虚拟化的技术⽅法，将系统中各种异构的存储设备映射为⼀个单⼀的存储资源，对⽤户完全透明，达到互操作性的⽬的。
通过虚拟化技术，⽤户可以利⽤已有的硬件资源，把SAN内部的各种异构的存储资源统⼀成对⽤户来说是单⼀视图的存储资源（Storage Pool），⽽且采⽤Striping、LUN Masking、Zoning等技术，⽤户可以根据⾃⼰的需求对这个⼤的存储池进⾏⽅便的分割、分配，保护了⽤户的已有投资，减少了总体拥有成本（TCO）。
另外也可以根据业务的需要，实现存储池对服务器的动态⽽透明的增长与缩减，更进⼀步，可以实现SAN与SAN之间的虚拟化、全球的虚拟化。
虚拟化存储的能量正在释放存储技术经历了从单个的磁盘、磁带、RAID到存储⽹络系统的发展历程。
传统的直接存储(DAS)⽅式是存储设备附属于某个服务器，数据被局限在某个主机的控制之下，这种⽅式已远远不能满⾜企业分布式业务的需要，因⽽发展出⽹络存储技术。
典型的⽹络存储技术有⽹络附加存储(NAS，NetworkAttached Storage)和存储区域⽹(SAN，Storage Area Networks)两种。
NAS技术是⽹络技术在存储领域的延伸和发展。
它直接将存储设备挂在⽹上，具有良好的共享性、开放性;但缺点是与LAN共⽤同⼀物理⽹络，易形成拥塞⽽影响性能，特别在数据备份时性能较低，影响了它在企业级存储应⽤中的地位。
SAN技术的存储设备是⽤专⽤⽹络相连的，⽬前这个⽹络是基于光纤通道协议。
由于光纤通道的存储⽹和LAN分开，性能得到很⼤提⾼。
在SAN中，系统扩展、数据迁移、数据本地备份、远程容灾数据备份和数据管理等都⽐较⽅便，整个SAN成为⼀个统⼀管理的存储池（Storage Pool）。
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•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
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…)
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
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、
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
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 Nhomakorabea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”
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
• 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,
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
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 …
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。
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
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
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)