存储划卷

① 云存储的核心技术：虚拟化存储，究竟虚拟是怎样实现的

虚拟化改变了计算机使用存储的方式。就像物理机器抽象成虚拟机（VM：Virtual Machine）一样，物理存储设备也被抽象成虚拟磁盘（Virtual Disk）。今天我们就来聊聊虚拟化存储（Storage Virtualization）技术，究竟虚拟磁盘是怎样实现的？
虚拟磁盘的实现
我们知道，服务器扩展存储的手段主要有直连存储（DAS）、存储区域网络（SAN）和网络附加存储（NAS）这三种类型。那么哪种存储类型可以用来实现虚拟磁盘呢？
在虚拟化环境中，类似VMWare这样的虚拟机管理程序hypervisor，要同时给很多VM分配存储空间。这个过程中，我们需要先把物理存储资源重新划分成虚拟磁盘，然后再分配给VM。
显然我们不能用DAS方式把物理磁盘直连到VM上，如果这样，需要的物理磁盘就太多了。SAN是以逻辑单元（LUN：Logic Unit）的形式提供存储资源，但是虚拟环境中VM的数量是很大的，而且伦的数量不足以支持这么多虚拟磁盘。
更重要的是，虚拟磁盘是为大量VM共享的，由于VM需要随时创建、删除或迁移，所以需要在迁移VM时共享存储空间，只有原始数据不会丢失。DAS还是SAN，都不适合共享存储。

考虑到资源分配以及共享的问题，虚拟机管理程序以NAS的方式实现虚拟磁盘。VMware通常使用VMFS（虚拟机文件系统）或NFS协议实现虚拟磁盘，VMFS文件系统是专门针对虚拟机环境协议。

每一个虚拟机的数据实际上是一堆文件，及最重要的文件的虚拟磁盘文件（VMDK文件），也有交换分区文件（VSWP文件，等价交换），非易失性存储器（NVRAM的文件相当于BIOS），等等。每个VM对虚拟磁盘的IO操作实际上是对虚拟磁盘文件的读写操作。
设计、施工、和虚拟服务器环境和优化，允许多个虚拟机访问集成的集群存储池，从而大大提高了资源的利用率。使用和实现资源共享，管理员可以直接从更高的效率和存储利用率中获益。
那么我们如何在云计算中使用虚拟磁盘呢？
实例存储
最主要的一种使用虚拟磁盘的方式就是实例存储，每个VM都是虚拟机的一个实例，虚拟机管理程序在每个实例中提供一个仿真硬件环境，它包括CPU、内存和磁盘。这样，虚拟磁盘就是虚拟机实例的一部分，就像物质世界。删除VM后，虚拟磁盘也将被删除。
在这个实例存储模型中，虚拟磁盘与虚拟机之间的存储关系，事实上，它是DAS存储。但是虚拟磁盘的底层实现，我们说，它是以NAS的方式实现的。虚拟机管理程序的作用是存储VM层的存储模型，这是从实施协议分离（VMFS或NFS）的虚拟机的低层。

VMFS协议实现了存储资源的虚拟化，再分配各VMs
卷存储
实例存储有它的限制，开发人员通常希望分离实例数据，例如OS和安装的一些服务器应用程序和用户数据，这样重建VM的时候可以保留用户的数据。
这个需求衍生出另外一种存储模型：卷存储。卷是存储的主要单元，相当于虚拟磁盘分区。它不是虚拟机实例的一部分，它可以被认为是虚拟机的外部存储设备。
该卷可以从一个VM卸载，然后附加到另一个VM。通过这种方式，我们实现了实例数据与用户数据的分离。OpenStack的煤渣是一个体积存储的实现。
除了实例存储和卷存储之外，最后我们还提到另一种特殊的虚拟存储：对象存储。
对象存储
很多云应用需要在不同的VM之间共享数据，它常常需要跨越多个数据中心，而对象存储可以解决这个问题。在前一篇文章中的云计算IaaS管理平台的基本功能是什么？》中曾经提到过对象存储。
在对象存储模型中，数据存储在存储段（bucket）中，桶也可以被称为“水桶”，因为它字面意思。我们可以用硬盘来类推，对象像一个文件，而存储段就像一个文件夹（或目录）。可以通过统一资源标识符（URI：统一资源标识符）找到对象和存储段。
对象存储的核心设计思想实际上是虚拟化，它是文件的物理存储位置，如卷、目录、磁盘等，虚拟化是木桶，它将文件虚拟化为对象。对于应用层，简化了对数据访问的访问，屏蔽了底层存储技术的异构性和复杂性。

对象存储模型
NAS与对象存储各有所长
当然你也许会问，NAS存储技术也是一个可以解决数据共享的问题吗？由于对象存储的大小和成本优势，许多云环境使用对象存储而不是NAS。
因为对象存储将跨多个节点传播，最新数据并不总是可用的 因此，对象存储的数据一致性不强。如果有强一致性的要求，然后你可以使用NAS。目前，在云计算环境中，NAS和对象存储是共存的。
和NAS一样，对象存储也是软件体系结构，而不是硬件体系结构。应用程序通过REST API直接访问对象存储。公共对象存储包括：Amazon S3和OpenStack的Swift。
结语
在实际的云平台应用中，我们需要根据自己的实际情况来合理运用不同的虚拟化存储技术。
对于非结构化的静态数据文件，如音视频、图片等，我们一般使用对象存储。
对于系统镜像以及应用程序，我们需要使用云主机实例存储或者卷存储。
对于应用产生的动态数据，我们一般还需要利用云数据库来对数据进行管理。

② DELL的3200存储划分一个卷，两个WINDOWS服务器同时挂载读写可以么

MD3200是Dell新出的直连存储，6GB的SAS接口。
二台服务器各配一块SAS HBA卡，同时连接共享存储。
双机热备有很多实现方法，比如微软、Pluswell、Rose HA等等，至于具体步骤无法提供。可以找供应商帮助实施。
先用Dell的存储管理工具，将柜子分配给主机，然后配置Windows Cluster
Windows Cluster 配置相对比较简单，请参考以下文章
http://technet.microsoft.com/zh-cn/library/cc758783(WS.10).aspx

③ 文件存储空间管理

  上篇文章介绍了文件的物理结构并介绍了文件分配的三种方式——连续分配、链接分配和索引分配。
  本文介绍操作系统对文件存储空间的管理。
本文内容

  存储空间的划分： 将物理磁盘划分为一个个文件卷（逻辑卷、逻辑盘） 。
  在存储空间初始化时，需要将各个文件卷划分为目录区、文件区。

  有些系统支持超大型文件，可支持由多个物理磁盘组成一个文件卷。

  空闲表法：即用一张表记录磁盘中空闲的盘块。空闲表的表项由 空闲盘的起始块号 和 空闲盘块数 组成。如下图所示

  如何分配磁盘块：与内存管理中的动态分区分配类似，为一个文件分配连续的存储空间。同样可以采用 首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法，临近适应算法 来决定要为文件分配哪些区间。
   空闲表法适用于连续分配方式。
  例如，如果新创建的文件请求3个块，按照首次适用算法，从10号块开始有5个连续的块可以满足需求，所以把10、11、12三个块分配给文件，分配后的空闲盘块表如下

  这里以回收区前后都是空闲区为例，磁盘是第一幅图的状态，如果回收21、22号磁盘块，那么回收后的空闲盘块表如下图所示。

  空闲链表法分为两种： 空闲盘块链和空闲盘区链

  下图分别表示空闲盘块链和空闲盘区链。

  操作系统保存着 链头、链尾指针。
  如何分配：如过某文件申请K个盘块，则从链头开始依次摘下K个盘块分配，并修改空闲链的链头指针。
  如何回收：回收的盘块依次挂到链尾，并修改空闲链的链尾指针。
  下图表示分配了3个盘块

  从上面可以看出，空闲盘块法适用于 离散分配 的物理结构。为文件分配多个盘块时可能要重复多次操作。

  操作系统保存着 链头、链尾指针 。
  如何分配：若某文件申请K个盘块，由于空闲盘区链将连续的盘块组成一个盘区，所以若某个盘区大小满足可以实现一次分配，同样可以采用首次适用、最佳适用等算法，从链头开始检索，按照一定的规则找到一个大小符合要求的空闲盘区分配给文件。若没有合适的连续空闲块，也可以将不同的盘区的盘同时分配给一个文件，同样分配后也需要修改相应的指针链和盘区大小等数据。

  如何回收：若回收区和某个空闲盘区相邻，则需要将回收区合并到空闲盘区中。若回收区没有和任何空闲区相邻，将回收区作为一个单独的一个空闲盘区挂到链尾。同样也需要修改链表指针和盘区大小等信息。
  下图表示按照首次适用算法分配3个盘区

  从上面可以看出，空闲盘区链对 离散分配、连续分配 都适用。为一个文件分配多个盘块时 效率更高 。

  位示图：磁盘内存被划分为一个个磁盘块，可以用二进制位对应一个盘块。“0”代表盘块空闲，“1”代表盘块已分配。位示图一般用连续的“字”来表示，下图中一个字的字长是16位，字中的每一位对应一个盘块。因此可以用（字号，位号）对应一个盘块号。

  如何分配：若文件需要K个块，①顺序扫描位示图，找到K个相邻或不相邻的“0”；②根据字号、位号算出对应的盘块号，将相应的盘块分配给文件；③将相应的位设置为“1”。

  如何回收：①根据回收的盘块号计算出对应的字号、位号；②将相应的二进制位设置为“0”。

  从上面可以看出：位示图法对 连续分配和离散分配 都适用。

  空闲表法、空闲链表法不适用大型文件系统，因为空闲表或空闲联保可能过大。UNIX系统中采用了 成组链接法 对磁盘空闲块进行管理。这是将上述两种方法相结合的而形成的一种空闲管理方法。
  文件卷的目录区中专门用一个磁盘块作为 超级块 ，当系统启动时需要将 超级块读入内存 。并且要保证与外存中的“超过块”的数据一致。

  内存的分配过程：分配过程是从栈顶取出一空闲盘块号，将与之对应的盘块分配给用户，然后将栈顶指针下移一格，若该盘块号已是栈底（即第一个盘块），这是当前栈中最后一个可分配的盘块号。由于在该盘块号所对应的盘块中记有下一组可用的盘块号，因此，不能直接将它分配掉，需要将它记录的下一组信息保存下来，所以比须调用磁盘读过程，将栈底盘块号所对应盘块的内容读入栈中，作为新的盘块号栈的内容，并把原栈底对应的盘块分配出去(其中的有用数据已读入栈中)。然后，再分配一相应的缓冲区(作为该盘块的缓冲区)。最后，把栈中的空闲盘块数减1 并返回。

  下面举例说明
  如果此时新建一个文件需要一个磁盘块，那么此时第一组有100个空闲块，所以是足够分配的，将栈顶的盘块号即201号盘块对应的盘块分配出去，如下图

  如果此时又创建一个新的文件，需要99个磁盘块，就需要将剩下的99个盘块全部分配出去，但是此时300号盘块记录了下一组信息，如果分配出去，信息就是丢失，所以需要将300号盘块从外存（磁盘）读入内存，将300号盘块记录的信息，写入空闲盘块号栈，然后才能将这99块空闲块分配出去。具体过程如下图所示

  
  内存的回收过程：在系统回收空闲盘块时，须调用盘块回收过程进行回收。它是将回收盘块的盘块号记入空闲盘块号栈的顶部，并执行空闲盘块数加 1 操作。当栈中空闲盘块号数目已达 100 时，表示栈已满，便将现有栈中的100 个盘块号记入新回收的盘块中，再将其盘块号作为新栈底。

  以分配的第一个图为例，201盘块被分配出去了，如果此刻有个文件被删除了，其占用的盘块是199号，系统需要回收这个盘块，发现此时空闲盘块号栈中记录空闲块数为99，直接将盘块号记录栈顶，将空闲盘块数加1即可。

  如果此时又有一个文件被删除了，其占用的盘块是190，此时空闲盘块号数已经达到100了，就需要将现在空闲盘块栈中信息记入新回收的块中。

④ U盘可以分成启动盘和存储盘两个不同格式的分区吗

可以（但有条件）

需要对U盘进行重新量产，而量产时，可对U盘进行分区（盘），第一个，就是引导盘，什么格式无所谓，剩余的空间做为第二个区（盘），是普通的，什么格式也无所谓

也可以这样量产，第一个区为光盘。第二个为普通盘。注意：光盘为只读，里面的东西是不被感染病毒和删除的。

前面说的这些，要看你的量产工具，并不是所有U盘的量产工具都可以。你先查看一下你U盘的主控芯片，再找你芯片相关的量产工具，如果你的量产工具支持，那就可以，如果不支持，就不可以。

注意：量产有风险，搞不好，你的U盘就坏了。
为什么说是盘，因为量产过后，你的U盘接入电脑后，会出现两个U盘。当然其实还是它自己。
听说有的还有量产成多个盘，但我没见过。
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另：你可以在WIN下分区
因为U盘也是一个独立的磁盘。WIN可以给它分区，分区后，虽是一个盘，但在电脑中却可以看到两个盘符。当然你也可以给它做不同的分区格式。

这样分区后，你的引导盘，可能就不可用了。不过，你可以自己修改分区参数达到目的。用diskgen就可以修改分区参数。只是我不懂分区参数这一块。需要你自己参悟了。

因为在做U盘引导时，工具一般都会把U盘分区成为一个区。而当你手动分成2个区时，可能就破坏了前面做的引导参数，所以才需要你自己修改