虚拟化存储系统

1. 考题，快：什么是虚拟存储器它主要解决什么问题

扩大存储容量。

虚拟存储器即虚拟内存，虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。针对物理地址的直接映射的许多弊端，计算机的设计中就采取了一个虚拟化设计，就是虚拟内存。CPU通过发出虚拟地址，虚拟地址再通过MMU翻译成物理地址，最后获得数据。

(1)虚拟化存储系统扩展阅读：

注意事项：

基于主机的虚拟化存储技术其就是位于第三层的虚拟化存储技术管理软件。在现实应用中，这个软件通常是有操作系统下的逻辑卷管理软件来实现。

如Windows操作系统下面的自动卷管理软件。不过从笔者的经验来看，还是采用操作系统自带的卷管理软件为好。在兼容性、性能上面都比较优越，而且还是的。通过这个虚拟层，可以将存储设备组成逻辑磁盘与逻辑卷。

2. 谁能介绍一下存储虚拟化技术优势

飞康 NSS SED (Service-Enabled Devices)作为存储虚拟化技术的先驱之一，飞康的IPStor/NSS 存储虚拟化产品在2001年就已经出现在市场上，截止2014年已经正式发布了其第七代存储虚拟化产品，技术成熟度和广泛的应用范围都具备良好的可参考性。飞康自创立以来，一直坚持开放硬件的态度，获得众多用户和第三方存储厂商的亲睐，很多国内外存储厂商的技术人员都曾经接触过该产品。飞康官方宣称，以OEM方式或自主品牌销售的NSS产品安装量已超过数万套。丰富而实用的功能设计以及长期经受市场考验的产品稳定性和可靠性，应该是飞康IPStor/NSS产品的主要特点。
飞康 NSS 存储虚拟化接入技术原理非常便于理解。飞康 NSS 在接管底层存储子系统的磁盘卷时，可以采用两种方式来实现接入：一种是将底层磁盘卷直接虚拟化为Virtual Disk（虚拟磁盘）以供NSS管理和分配；另一种可将磁盘卷转换为SED(Service-Enabled Devices)磁盘设备以供NSS管理和分配。当转换为SED设备时，磁盘卷原有数据不会被修改，可以快速通过NSS分配给主机系统，整个接入过程非常简单，不需要数据迁移，停机时间很少，当然也可以实现快速回退，磁盘重新分配给原主机系统，可以被正确识别和使用。

3. 什么是存储虚拟化

存储虚拟化(StorageVirtualization)最通俗的理解就是对存储硬件资源进行抽象化表现。通过将一个（或多个）目标（Target）服务或功能与其它附加的功能集成，统一提供有用的全面功能服务。典型的虚拟化包括如下一些情况：屏蔽系统的复杂性，增加或集成新的功能，仿真、整合或分解现有的服务功能等。虚拟化是作用在一个或者多个实体上的，而这些实体则是用来提供存储资源或/及服务的。在虚拟化领域流传着一个故事：一个好的虚拟化解决方案就好像游历一个虚拟现实的主题公园。当游客想象他正在城市上空滑翔时，传感器就会把相应的真实感觉传递给游客，并同时隐藏真实的力学环境。

同样，一个好的虚拟化工具可以对企业的存储设备做相同的工作，只不过过程也许会反过来首先建立一个框架，让数据感觉自己是存储在一个真实的物理环境里，之后操作者就可以任意改变数据存储的位置了，同时保证数据的集中安全。虚拟化技术到底是什么?其实广义上来说，就是通过映射或抽象的方式屏蔽物理设备复杂性,增加一个管理层面，激活一种资源并使之更易于透明控制。它可以有效简化基础设施的管理，增加IT资源的利用率和能力，比如服务器、网络或存储。存储虚拟化是一种贯穿于整个IT环境、用于简化本来可能会相对复杂的底层基础架构的技术。存储虚拟化的思想是将资源的逻辑映像与物理存储分开，从而为系统和管理员提供一幅简化、无缝的资源虚拟视图。

4. 什么的虚拟存储系统

随着围绕数字化、网络化开展的各种多媒体处理业务的不断增加，存储系统网络平台已经成为一个核心平台，同时各种应用对平台的要求也越来越高，不光是在存储容量上，还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等等多个方面。可以说，存储网络平台的综合性能的优劣，将直接影响到整个系统的正常运行。

为达到这些要求，一种新兴的技术正越来越受到大家的关注，即虚拟存储技术。

其实虚拟化技术并不是一件很新的技术，它的发展，应该说是随着计算机技术的发展而发展起来的，最早是始于70年代。由于当时的存储容量，特别是内存容量成本非常高、容量也很小，对于大型应用程序或多程序应用就受到了很大的限制。为了克服这样的限制，人们就采用了虚拟存储的技术，最典型的应用就是虚拟内存技术。随着计算机技术以及相关信息处理技术的不断发展，人们对存储的需求越来越大。这样的需求刺激了各种新技术的出现，比如磁盘性能越来越好、容量越来越大。但是在大量的大中型信息处理系统中，单个磁盘是不能满足需要，这样的情况下存储虚拟化技术就发展起来了。在这个发展过程中也由几个阶段和几种应用。首先是磁盘条带集（RAID，可带容错）技术，将多个物理磁盘通过一定的逻辑关系集合起来，成为一个大容量的虚拟磁盘。而随着数据量不断增加和对数据可用性要求的不断提高，又一种新的存储技术应运而生，那就是存储区域网络（SAN）技术。SAN的广域化则旨在将存储设备实现成为一种公用设施，任何人员、任何主机都可以随时随地获取各自想要的数据。目前讨论比较多的包括iSCSI、FC Over IP 等技术，由于一些相关的标准还没有最终确定，但是存储设备公用化、存储网络广域化是一个不可逆转的潮流。

一、虚拟存储的概念

所谓虚拟存储，就是把多个存储介质模块（如硬盘、RAID）通过一定的手段集中管理起来，所有的存储模块在一个存储池（Storage Pool）中得到统一管理，从主机和工作站的角度，看到就不是多个硬盘，而是一个分区或者卷，就好象是一个超大容量（如1T以上）的硬盘。这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来，为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统，就称之为虚拟存储。

二、虚拟存储的分类

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：

1．对称式虚拟存储

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，显着提高数据传输速度。

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LUN；在光纤通道100MB/带宽的大前提下，并行工作的端口数量越多，数据带宽就越高。

（3）逻辑存储单元提供了高速的磁盘访问速度。

在视频应用环境中，应用程序读写数据时以固定大小的数据块为单位（从512byte到1MB之间）。而存储系统为了保证应用程序的带宽需求，往往设计为传输512byte以上的数据块大小时才能达到其最佳I/O性能。在传统SAN结构中，当容量需求增大时，唯一的解决办法是多块磁盘（物理或逻辑的）绑定为带区集，实现大容量LUN。在对称式虚拟存储系统中，为主机提供真正的超大容量、高性能LUN，而不是用带区集方式实现的性能较差的逻辑卷。与带区集相比，Power LUN具有很多优势，如大块的I/O block会真正被存储系统所接受，有效提高数据传输速度；并且由于没有带区集的处理过程，主机CPU可以解除很大负担，提高了主机的性能。

（4）成对的HSTD系统的容错性能。

在对称式虚拟存储系统中，HSTD是数据I/O的必经之地，存储池是数据存放地。由于存储池中的数据具有容错机制保障安全，因此用户自然会想到HSTD是否有容错保护。象许多大型存储系统一样，在成熟的对称式虚拟存储系统中，HSTD是成对配制的，每对HSTD之间是通过SAN Appliance内嵌的网络管理服务实现缓存数据一致和相互通信的。

（5）在SAN Appliance之上可方便的连接交换设备，实现超大规模Fabric结构的SAN。

因为系统保持了标准的SAN结构，为系统的扩展和互连提供了技术保障，所以在SAN Appliance之上可方便的连接交换设备，实现超大规模Fabric结构的SAN。

2．非对称式虚拟存储系统

图2非对称式虚拟存储系统示意图

在图2所示的非对称式虚拟存储系统结构图中，网络中的每一台主机和虚拟存储管理设备均连接到磁盘阵列，其中主机的数据路径通过FC交换设备到达磁盘阵列；虚拟存储设备对网络上连接的磁盘阵列进行虚拟化操作，将各存储阵列中的LUN虚拟为逻辑带区集（Strip）,并对网络上的每一台主机指定对每一个Strip的访问权限（可写、可读、禁止访问）。当主机要访问某个Strip时，首先要访问虚拟存储设备，读取Strip信息和访问权限，然后再通过交换设备访问实际的Strip中的数据。在此过程中，主机只会识别到逻辑的Strip，而不会直接识别到物理硬盘。这种方案具有如下特点：

（1）将不同物理硬盘阵列中的容量进行逻辑组合，实现虚拟的带区集，将多个阵列控制器端口绑定，在一定程度上提高了系统的可用带宽。

（2）在交换机端口数量足够的情况下，可在一个网络内安装两台虚拟存储设备，实现Strip信息和访问权限的冗余。

但是该方案存在如下一些不足：

（1）该方案本质上是带区集——磁盘阵列结构，一旦带区集中的某个磁盘阵列控制器损坏，或者这个阵列到交换机路径上的铜缆、GBIC损坏，都会导致一个虚拟的LUN离线，而带区集本身是没有容错能力的，一个LUN的损坏就意味着整个Strip里面数据的丢失。

（2）由于该方案的带宽提高是通过阵列端口绑定来实现的，而普通光纤通道阵列控制器的有效带宽仅在40MB/S左右，因此要达到几百兆的带宽就意味着要调用十几台阵列，这样就会占用几十个交换机端口，在只有一两台交换机的中小型网络中，这是不可实现的。

（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。

3．数据块虚拟与虚拟文件系统

以上从拓扑结构角度分析了对称式与非对称式虚拟存储方案的异同，实际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。

数据块虚拟存储方案着重解决数据传输过程中的冲突和延时问题。在多交换机组成的大型Fabric结构的SAN中，由于多台主机通过多个交换机端口访问存储设备，延时和数据块冲突问题非常严重。数据块虚拟存储方案利用虚拟的多端口并行技术，为多台客户机提供了极高的带宽，最大限度上减少了延时与冲突的发生，在实际应用中，数据块虚拟存储方案以对称式拓扑结构为表现形式。

虚拟文件系统存储方案着重解决大规模网络中文件共享的安全机制问题。通过对不同的站点指定不同的访问权限，保证网络文件的安全。在实际应用中，虚拟文件系统存储方案以非对称式拓扑结构为表现形式。

三、虚拟存储技术的实现方式

目前实现虚拟存储主要分为如下几种：

1．在服务器端的虚拟存储

服务器厂商会在服务器端实施虚拟存储。同样，软件厂商也会在服务器平台上实施虚拟存储。这些虚拟存储的实施都是通过服务器端将镜像映射到外围存储设备上，除了分配数据外，对外围存储设备没有任何控制。服务器端一般是通过逻辑卷管理来实现虚拟存储技术。逻辑卷管理为从物理存储映射到逻辑上的卷提供了一个虚拟层。服务器只需要处理逻辑卷，而不用管理存储设备的物理参数。

用这种构建虚拟存储系统，服务器端是一性能瓶颈，因此在多媒体处理领域几乎很少采用。

2．在存储子系统端的虚拟存储

另一种实施虚拟的地方是存储设备本身。这种虚拟存储一般是存储厂商实施的，但是很可能使用厂商独家的存储产品。为避免这种不兼容性，厂商也许会和服务器、软件或网络厂商进行合作。当虚拟存储实施在设备端时，逻辑（虚拟）环境和物理设备同在一个控制范围中，这样做的益处在于：虚拟磁盘高度有效地使用磁盘容量，虚拟磁带高度有效地使用磁带介质。

在存储子系统端的虚拟存储设备主要通过大规模的RAID子系统和多个I/O通道连接到服务器上，智能控制器提供LUN访问控制、缓存和其他如数据复制等的管理功能。这种方式的优点在于存储设备管理员对设备有完全的控制权，而且通过与服务器系统分开，可以将存储的管理与多种服务器操作系统隔离，并且可以很容易地调整硬件参数。

3．网络设备端实施虚拟存储

网络厂商会在网络设备端实施虚拟存储，通过网络将逻辑镜像映射到外围存储设备，除了分配数据外，对外围存储设备没有任何控制。在网络端实施虚拟存储具有其合理性，因为它的实施既不是在服务器端，也不是在存储设备端，而是介于两个环境之间，可能是最“开放”的虚拟实施环境，最有可能支持任何的服务器、操作系统、应用和存储设备。从技术上讲，在网络端实施虚拟存储的结构形式有以下两种：即对称式与非对称式虚拟存储。

从目前的虚拟存储技术和产品的实际情况来看，基于主机和基于存储的方法对于初期的采用者来说魅力最大，因为他们不需要任何附加硬件，但对于异构存储系统和操作系统而言，系统的运行效果并不是很好。基于互联设备的方法处于两者之间，它回避了一些安全性问题，存储虚拟化的功能较强，能减轻单一主机的负载，同时可获得很好的可扩充性。

不管采用何种虚拟存储技术，其目的都使为了提供一个高性能、安全、稳定、可靠、可扩展的存储网络平台，满足节目制作网络系统的苛刻要求。根据综合的性能价格比来说，一般情况下，在基于主机和基于存储设备的虚拟存储技术能够保证系统的数据处理能力要求时，优先考虑，因为这两种虚拟存储技术构架方便、管理简单、维护容易、产品相对成熟、性能价格比高。在单纯的基于存储设备的虚拟存储技术无法保证存储系统性能要求的情况下，我们可以考虑采用基于互连设备的虚拟存储技术。

四、虚拟存储的特点

虚拟存储具有如下特点：

（1）虚拟存储提供了一个大容量存储系统集中管理的手段，由网络中的一个环节（如服务器）进行统一管理，避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦。例如，使用一般存储系统，当增加新的存储设备时，整个系统（包括网络中的诸多用户设备）都需要重新进行繁琐的配置工作，才可以使这个“新成员”加入到存储系统之中。而使用虚拟存储技术，增加新的存储设备时，只需要网络管理员对存储系统进行较为简单的系统配置更改，客户端无需任何操作，感觉上只是存储系统的容量增大了。

（2）虚拟存储对于视频网络系统最有价值的特点是：可以大大提高存储系统整体访问带宽。存储系统是由多个存储模块组成，而虚拟存储系统可以很好地进行负载平衡，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，这样系统的整体访问带宽就增大了。例如，一个存储系统中有4个存储模块，每一个存储模块的访问带宽为50MBps，则这个存储系统的总访问带宽就可以接近各存储模块带宽之和，即200MBps。

（3）虚拟存储技术为存储资源管理提供了更好的灵活性，可以将不同类型的存储设备集中管理使用，保障了用户以往购买的存储设备的投资。

（4）虚拟存储技术可以通过管理软件，为网络系统提供一些其它有用功能，如无需服务器的远程镜像、数据快照(Snapshot)等。

五、虚拟存储的应用 由于虚拟存储具有上述特点，虚拟存储技术正逐步成为共享存储管理的主流技术，其应用具体如下：

1．数据镜像

数据镜像就是通过双向同步或单向同步模式在不同的存储设备间建立数据复本。一个合理的解决方案应该能在不依靠设备生产商及操作系统支持的情况下，提供在同一存储阵列及不同存储阵列间制作镜像的方法。

2．数据复制

通过IP地址实现的远距离数据迁移（通常为异步传输）对于不同规模的企业来说，都是一种极为重要的数据灾难恢复工具。好的解决方案不应当依赖特殊的网络设备支持，同时，也不应当依赖主机，以节省企业的管理费用。

3．磁带备份增强设备

过去的几年，在磁带备份技术上鲜有新发展。尽管如此，一个网络存储设备平台亦应能在磁带和磁盘间搭建桥路，以高速、平稳、安全地完成备份工作。

4．实时复本

出于测试、拓展及汇总或一些别的原因，企业经常需要制作数据复本。

5．实时数据恢复

利用磁带来还原数据是数据恢复工作的主要手段，但常常难以成功。数据管理工作其中一个重要的发展新方向是将近期内的备分数据（可以是数星期前的历史数据）转移到磁盘介质，而非磁带介质。用磁盘恢复数据就象闪电般迅速（所有文件能在60秒内恢复），并远比用磁带恢复数据安全可靠。同时，整卷（Volume）数据都能被恢复。

6．应用整合

存储管理发展的又一新方向是，将服务贴近应用。没有一个信息技术领域的管理人员会单纯出于对存储设备的兴趣而去购买它。存储设备是用来服务于应用的，比如数据库，通讯系统等等。通过将存储设备和关键的企业应用行为相整合，能够获取更大的价值，同时，大大减少操作过程中遇到的难题。

7．虚拟存储在数字视频网络中的应用

现在我着重介绍虚拟存储在数字视频网络中的应用。

数字视频网络对广播电视行业来说已经不是一个陌生的概念了，由于它在广播电视技术数字化进程中起到了重要的作用，国内各级电视台对其给予极大的关注，并且开始构造和应用这类系统，在数字视频网的概念中完全打破了以往一台录象机、一个编辑系统、一套播出系统的传统结构，而代之以上载工作站、编辑制作工作站、播出工作站及节目存储工作站的流程，便于操作和管理。节目上载、节目编辑、节目播出在不同功能的工作站上完成，可成倍提高工作效率。同时，由于采用非线性编辑系统，除了采集时的压缩损失外。信号在制作、播出过程中不再有任何损失，节目的技术质量将大大提高。

在现有的视频网络系统中，虽然电脑的主频、网络的传输速率以及交换设备的性能，已经可以满足绝大多数应用的要求，但其中存储设备的访问带宽问题成为了系统的一个主要性能瓶颈。视频编辑、制作具有数据量存储大、码流高、实时性强、安全性重要等特点。这就要求应用于视频领域的存储技术和产品必须具有足够的带宽并且稳定性要好。

在单机应用时，为了保证一台编辑站点有足够的数据带宽，SCSI技术、本地独立磁盘冗余阵例RAID（Rendant Array of Independent Disks）技术（包括软件和硬件）被广泛应用，它通过把若干个SCSI硬盘加上控制器组成一个大容量，快速响应，高可靠性的存储子系统，从用户看可作为一个逻辑盘或者虚拟盘，从而大大提高了数据传输率和存储容量，同时利用纠错技术提高了存储的可靠性，并可满足带宽要求。

随着节目制作需求的发展，要求2—3台站点共享编辑数据。这时可利用SCSI网络技术实现这一要求。几台编辑站点均配置高性能的SCSI适配器，连接至共享的SCSI磁盘阵列，既可以实现几个站点共享数据，又可以保证每一台单机的工作带宽。

光纤通道技术的成熟应用对视频网络的发展具有里程碑的意义，从此主机与共享存储设备之间的连接距离限制从几米、十几米，扩展到几百米、几千米，再配合光纤通道交换设备，网络规模得到几倍、十几倍的扩充。这时候的FC（Fibre Channel光纤通道）磁盘阵列——RAID容错技术、相对SCSI的高带宽、大容量，成为视频网络中的核心存储设备。

随着电视台规模的发展，全台级大规模视频网络的应用被提出。在这种需求下，就必须将更先进的存储技术与产品引入视频领域。存储区域网（SAN）的发展目前正处于全速上升期，各种概念层出不穷。其中具有划时代意义的是虚拟存储概念的提出。相对于传统的交换机加RAID阵列，主机通过硬件层直接访问阵列中的硬盘的SAN结构，虚拟存储的定位是将数据存储功能从实际的、物理的数据存取过程中抽象出来，使普通用户在访问数据时不必关心具体的存储设备的配置参数、物理位置及容量，从而简化用户和系统管理人员的工作难度。

在设计一个视频网络系统的时候，对存储系统的选用，主要考虑如下几个因素：（1）总体带宽性能；（2）可管理性；（3）安全性；（4）可扩展性；（5）系统成本。

当然，这些因素之间有时是相互制约的，特别是系统成本与性能和安全性的关系。如何在这些因素之间寻求合理的、实用的、经济的配合，是一个需要解决的课题。虚拟存储技术的出现，为我们在构建视频网络系统时提供了一个切实可行的高性能价格比的解决方案。

从拓扑结构来讲，对称式的方案具有更高的带宽性能，更好的安全特性，因此比较适合大规模视频网络应用。非对称式方案由于采用了虚拟文件原理，因此更适合普通局域网（如办公网）的应用。

5. 简述虚拟化存储技术的三种实现方法及工作原理

从系统的观点看，有三种主要的存储虚拟化方法:

1. 基于主机的虚拟存储;

2. 基于存储设备的虚拟存储;

3. 基于网络的虚拟存储。

方法1:基于主机的虚拟存储

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。

方法2:基于存储设备的虚拟化

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(Just a Bunch of Disks，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。

方法3:基于网络的虚拟存储

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、Sun Solaris、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。

3. 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。

6. 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。

7. 什么是存储虚拟化

所谓虚拟存储，就是把多个存储介质模块（如硬盘、RAID）通过一定的手段集中管理起来，所有的存储模块在一个存储池（Storage Pool）中得到统一管理，从主机和工作站的角度，看到就不是多个硬盘，而是一个分区或者卷，就好象是一个超大容量（如1T以上）的硬盘。这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来，为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统，就称之为虚拟存储。www.data4s.cn 济南数据恢复 查询更多资料

8. 存储虚拟化的问题

据统计，存储数据量的年增长率达50%~60%。面对新的应用，以及不断增加的存储容量，企业用户需要借用虚拟技术来降低管理的复杂性，提高效率。但是随着存储技术的发展，用户对于数据的需求增加，为什么虚拟存储技术没有完全普及呢？这还要从虚拟存储技术面临的困难说起。
目前，企业用户面临的最大压力是什么？一是存储数据的成本在不断地增加；二是数据存储容量爆炸性增长；三是越来越复杂的环境使得存储的数据无法管理。周所周知，虚拟化有三种方式实现，基于服务器、基于存储以及基于网络。基于存储的虚拟化手段，目的就是面向用户的应用进行优化。存储虚拟化首先要解决的难题就是异构平台的数据管理问题。存储虚拟化可以把用户不同的存储系统融合成单一的平台，解决数据管理难题，并通过分级存储实现信息的生命周期管理，从而进一步优化应用环境。
虚拟存储技术最受关注的问题是数据安全问题。因为虚拟存储把所有数据都放在了一个系统环境下，这就相当于把鸡蛋都放在一个篮子里，一旦打翻，所有鸡蛋都会损失。所以一旦数据被存放进虚拟存储环境中，就不能被轻易删除。这无疑加大了数据的风险，在安全投资上也要相应加大。
虚拟存储的第二个问题在于忽视了我国庞大的中小企业需求。目前的虚拟存储技术大部分都是专注于高端用户的，这些用户存储系统庞大，不仅设备多，所采用的软件也很复杂，在这种情况下，虚拟存储技术可以带来管理，成本上的诸多优势。但是目前我国中小企业已经成为企业市场的主力军，不针对中小企业用户的需求推广虚拟存储技术，使该技术的发展变得缓慢了。
阻碍存储虚拟化产品的因素还有一个就是价格，这也正是由于专注于高端市场带来的弊端。对于多数的中小企业用户面临存储空间不足，直接买大容量硬盘来解决存储上的问题，即使在存储空间上有所浪费，但相比使用虚拟化存储架构，大容量的硬盘还是比较合算，此外中小企业存储系统不复杂，管理起来也没有太大难度，这些都导致虚拟存储技术在普及上存在着一定的困难。
一款存储虚拟化产品只能对有限的存储空间起作用。扩展性和性能哪个更为重要，要根据实际的情况来分析。在部署产品之前要进行系统测试。在刚部署完成的初期，扩展性问题也许不会显现出来。因此提前对扩展性进行评估可以帮助用户选择正确的产品。
基于阵列的存储虚拟化产品只是对自己厂家的产品有效。基于主机或者光纤的存储虚拟化产品也是对某些特定厂家的软件或者设备有效。用户需要检查存储虚拟化产品是否跟自己当前的存储环境兼容。
综上所述，虚拟存储技术不仅在存储厂商是热门话题，而且在用户中对于存储虚拟化技术呼声越来越高，随着人们对于数据安全性、完整性的要求提高，存储系统已经成为IT应用中的重要环节，存储系统的复杂化，存储系统的管理也成为难点，相信在不久的将来虚拟存储技术在克服了面临的困难后，会给企业用户存储系统的效率的提高，系统安全稳定的运行，减少总体拥有成本，增加投资回报等方面有效的实现。

9. 什么是虚拟化存储

对于中小型架构来说存储虚拟化看起来是过大或过于昂贵的技术。但实际上许多不同规模的企业也可以从存储虚拟化中获益--通过使用商品硬件和传统的虚拟化存储引擎。
简而言之，虚拟化存储就是将数据从磁盘中抽象出来。在传统存储部署设置中，我们受限于驱动器盘符（在Windows系统上）或逻辑单元号（LUN），并且在特定磁盘层上给定了特定的RAID（独立磁盘冗余阵列）算法。
虚拟化存储的第一个实例可能是来自将存储迁移到虚拟服务器环境。在大多数情况下，这需要实施某种形式的共享存储。这种共享存储通常是一个通过光纤通道或iSCSI（互联网小型计算机系统接口）网络的存储局域网（SAN）。
在这种设置中，各个服务器从通常与服务器架构相连的硬件中抽象出来。从存储的角度而言，用户可以也可以不将数据从磁盘中完全抽象出来。虚拟化存储提供了主机和磁盘的抽象化。
这种互联的系统，无论是VMware ESXi主机或Windows Server系统，都不知道底层的磁盘是RAID 5、6或者是否可以和它直接互动。存储处理器作为存储虚拟化引擎，可以协调实际磁盘和主机系统之间的I/O。
虚拟化存储还可以带来新的功能，比如允许透明的存储扩展。在这些功能中，最引人注目的功能之一就是自动精简配置。自动精简配置可以仅消耗实际使用的驱动器空间。存储管理员另一个青睐的功能就是重复数据删除。
当用户在块层次上部署重复数据删除的时候，重复数据删除会检查逻辑区的磁盘使用情况并寻找相同的数据块。这些相同的数据块会被链接到第一个实例，然后重复的块会被存储系统回收。
其他可能推动管理员转向虚拟化存储的功能是卷管理功能，比如复制、快照和迁移。
从一个存储系统到另一个存储系统的卷或LUN复制是灾难恢复的福音。实际上，像VMware Site Recovery Manager（VMware站点恢复管理器）这样的解决方案依赖于这种复制技术，需要复制技术才能系统完好地复原到另一个站点。LUN的快照也可以非常有用。LUN快照可以像虚拟机的快照功能那样运作，整个数据集可以很快地恢复到指定的时间点。
最后，迁移功能也可以为架构管理员带来很多方便。通过带虚拟技术（比如VMware的Storage vMotion功能）的虚拟化引擎，管理员可以进行从一个存储系统到另一个存储系统的迁移。但是这对于非虚拟化的存储部分则没有多大用处。基于SAN的迁移功能可以将一个卷从存储处理器背后的一个存储系统迁移到另一个存储系统，以便将数据从需要移除的设备中迁移出来。
这种功能的一个主要使用情境就是将数据从旧磁盘阵列（比如使用Ultra-320 SCSI磁盘的阵列）迁移到新的磁盘阵列（比如使用串行链接SCSI（SAS）驱动器的阵列）。这可以带来更好的性能。通过虚拟化存储环境，LUN可以从一个存储系统迁移到另一个存储系统，完全不受制于所连接的系统。这主要是因为VMware ESXi主机或Windows Server连接到的不是底层存储而是存储处理器，也就是抽象层。
虚拟化存储的一个隐性好处就是管理员可以解决非结构化数据的数据保护问题。比如说有数TB的存储，这虽然看起来也不是太多，但是如果这里面包含1KB文件的数据，你会很快发现这么多的数据很难在文件系统中管理。
这种情况导致这种类型的数据备份变得异常繁琐。虚拟存储可以在块层次上解决这个问题，将卷复制或快照到另一个存储系统，从而满足数据保护的要求。只要存储系统可以块层次上对LUN的内容进行操作，那么虚拟存储的好处就会显现出来。

10. 虚拟化基础知识：什么是存储虚拟化

对于中小型架构来说存储虚拟化看起来是过大或过于昂贵的技术。但实际上许多不同规模的企业也可以从存储虚拟化中获益--通过使用商品硬件和传统的虚拟化存储引擎。
简而言之，虚拟化存储就是将数据从磁盘中抽象出来。在传统存储部署设置中，我们受限于驱动器盘符（在Windows系统上）或逻辑单元号（LUN），并且在特定磁盘层上给定了特定的RAID（独立磁盘冗余阵列）算法。
虚拟化存储的第一个实例可能是来自将存储迁移到虚拟服务器环境。在大多数情况下，这需要实施某种形式的共享存储。这种共享存储通常是一个通过光纤通道或iSCSI（互联网小型计算机系统接口）网络的存储局域网（SAN）。
在这种设置中，各个服务器从通常与服务器架构相连的硬件中抽象出来。从存储的角度而言，用户可以也可以不将数据从磁盘中完全抽象出来。虚拟化存储提供了主机和磁盘的抽象化。
这种互联的系统，无论是VMware ESXi主机或Windows Server系统，都不知道底层的磁盘是RAID 5、6或者是否可以和它直接互动。存储处理器作为存储虚拟化引擎，可以协调实际磁盘和主机系统之间的I/O。
虚拟化存储还可以带来新的功能，比如允许透明的存储扩展。在这些功能中，最引人注目的功能之一就是自动精简配置。自动精简配置可以仅消耗实际使用的驱动器空间。存储管理员另一个青睐的功能就是重复数据删除。
当用户在块层次上部署重复数据删除的时候，重复数据删除会检查逻辑区的磁盘使用情况并寻找相同的数据块。这些相同的数据块会被链接到第一个实例，然后重复的块会被存储系统回收。
其他可能推动管理员转向虚拟化存储的功能是卷管理功能，比如复制、快照和迁移。
从一个存储系统到另一个存储系统的卷或LUN复制是灾难恢复的福音。实际上，像VMware Site Recovery Manager（VMware站点恢复管理器）这样的解决方案依赖于这种复制技术，需要复制技术才能系统完好地复原到另一个站点。LUN的快照也可以非常有用。LUN快照可以像虚拟机的快照功能那样运作，整个数据集可以很快地恢复到指定的时间点。
最后，迁移功能也可以为架构管理员带来很多方便。通过带虚拟技术（比如VMware的Storage vMotion功能）的虚拟化引擎，管理员可以进行从一个存储系统到另一个存储系统的迁移。但是这对于非虚拟化的存储部分则没有多大用处。基于SAN的迁移功能可以将一个卷从存储处理器背后的一个存储系统迁移到另一个存储系统，以便将数据从需要移除的设备中迁移出来。
这种功能的一个主要使用情境就是将数据从旧磁盘阵列（比如使用Ultra-320 SCSI磁盘的阵列）迁移到新的磁盘阵列（比如使用串行链接SCSI（SAS）驱动器的阵列）。这可以带来更好的性能。通过虚拟化存储环境，LUN可以从一个存储系统迁移到另一个存储系统，完全不受制于所连接的系统。这主要是因为VMware ESXi主机或Windows Server连接到的不是底层存储而是存储处理器，也就是抽象层。
虚拟化存储的一个隐性好处就是管理员可以解决非结构化数据的数据保护问题。比如说有数TB的存储，这虽然看起来也不是太多，但是如果这里面包含1KB文件的数据，你会很快发现这么多的数据很难在文件系统中管理。
这种情况导致这种类型的数据备份变得异常繁琐。虚拟存储可以在块层次上解决这个问题，将卷复制或快照到另一个存储系统，从而满足数据保护的要求。只要存储系统可以块层次上对LUN的内容进行操作，那么虚拟存储的好处就会显现出来。