云存儲(chǔ)中的虛擬化技術(shù)構(gòu)成及應(yīng)用分析

云存儲(chǔ)是在云計(jì)算(cloud computing)概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念，是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)。 當(dāng)云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理時(shí)，云計(jì)算系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲(chǔ)設(shè)備，那么云計(jì)算系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成為一個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)，所以云存儲(chǔ)是一個(gè)以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理為核心的云計(jì)算系統(tǒng)。

何謂存儲(chǔ)虛擬化

存儲(chǔ)領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)SNIA(存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會(huì))給出了存儲(chǔ)虛擬化(STorage VirtualizatiON)的定義：通過(guò)將存儲(chǔ)系統(tǒng)/子系統(tǒng)的內(nèi)部功能從應(yīng)用程序、計(jì)算服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)資源中進(jìn)行抽象、隱藏或隔離，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立于應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)管理.存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)將底層存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行抽象化統(tǒng)一管理，向服務(wù)器層屏蔽存儲(chǔ)設(shè)備硬件的特殊性，而只保留其統(tǒng)一的邏輯特性，從而實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)系統(tǒng)的集中、統(tǒng)一、方便的管理。

與傳統(tǒng)存儲(chǔ)相比，虛擬化存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：磁盤(pán)利用率高，傳統(tǒng)存儲(chǔ)技術(shù)的磁盤(pán)利用率一般只有30-70%,而采用虛擬化技術(shù)后的磁盤(pán)利用率高達(dá) 70-90%;存儲(chǔ)靈活，可以適應(yīng)不同廠商、不同類(lèi)別的異構(gòu)存儲(chǔ)平臺(tái)，為存儲(chǔ)資源管理提供了更好的靈活性;管理方便，提供了一個(gè)大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)集中管理的手段，避免了由于存儲(chǔ)設(shè)備擴(kuò)充所帶來(lái)的管理方面的麻煩;性能更好，虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)可以很好地進(jìn)行負(fù)載均衡，把每一次數(shù)據(jù)訪問(wèn)所需的帶寬合理地分配到各個(gè)存儲(chǔ)模塊上，提高了系統(tǒng)的整體訪問(wèn)帶寬。

虛擬化存儲(chǔ)有多種分類(lèi)方法，從大的方面可以分為：根據(jù)在I/O路徑中實(shí)現(xiàn)虛擬化的位置不同進(jìn)行分類(lèi);根據(jù)控制路徑和數(shù)據(jù)路徑的不同進(jìn)行分類(lèi)。根據(jù)在I /O路徑中實(shí)現(xiàn)虛擬化的位置不同，虛擬化存儲(chǔ)可以分為主機(jī)的虛擬存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)、存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ)。根據(jù)控制路徑和數(shù)據(jù)路徑的不同，虛擬化存儲(chǔ)分為對(duì)稱(chēng)虛擬化與不對(duì)稱(chēng)虛擬化。

隨著一些專(zhuān)注于集群存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的廠商，比如PaNASas、Isilon、龍存科技等在中國(guó)市場(chǎng)的快速發(fā)展，集群存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更加普及。雖然集群存儲(chǔ)在處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方面優(yōu)勢(shì)十分明顯，但從目前情況看，集群存儲(chǔ)不太可能在短時(shí)間內(nèi)完全取代傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式，SAN和NAS仍會(huì)有用武之地。 需要強(qiáng)調(diào)的是，虛擬化是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算遠(yuǎn)景目標(biāo)的一項(xiàng)核心技術(shù)，因?yàn)樵朴?jì)算本身就是一個(gè)能提供虛擬化和高可用性的新一代計(jì)算平臺(tái)。從目前的市場(chǎng)情況看，服務(wù)器虛擬化已經(jīng)是如火如荼，而存儲(chǔ)虛擬化的發(fā)展相對(duì)慢一些。

虛擬化存儲(chǔ)的系統(tǒng)構(gòu)成

云存儲(chǔ)中的一種典型存儲(chǔ)方式為分布式存儲(chǔ)。在這種方式中，一般采用帶外虛擬化的方式管理存儲(chǔ)設(shè)備，元數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)傳輸都是通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成。這種虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)主要有四類(lèi)不同的存儲(chǔ)設(shè)備。

客戶端： 客戶端向外為客戶提供各種應(yīng)用服務(wù)，如萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件服務(wù)、科學(xué)計(jì)算等。 客戶端上運(yùn)行存儲(chǔ)代理軟件，提供網(wǎng)絡(luò)虛擬設(shè)備供應(yīng)用程序讀寫(xiě)訪問(wèn)。

配置管理服務(wù)器： 配置管理服務(wù)器用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的配置和管理。通過(guò)Internet、Telnet或其它接口登陸云存儲(chǔ)平臺(tái)，以遠(yuǎn)程的方式配置和管理整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

元數(shù)據(jù)服務(wù)器：云存儲(chǔ)系統(tǒng)的 元數(shù)據(jù)服務(wù)器(MDS)管理著整個(gè)系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)和對(duì)象數(shù)據(jù)的布局信息，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的資源分配和網(wǎng)絡(luò)虛擬磁盤(pán)的地址映射。在MDS上部署的全局虛擬化存儲(chǔ)管理軟件和集群管理軟件可管理整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的配置和運(yùn)行。另外，MDS通過(guò)冗余管理軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)普通存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)冗余關(guān)系。

對(duì)象存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)：每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備，負(fù)責(zé)對(duì)象數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、備份、遷移和恢復(fù)，并負(fù)責(zé)監(jiān)控其他存儲(chǔ)設(shè)備的運(yùn)行狀況和資源情況。同時(shí)，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行著虛擬化存儲(chǔ)管理軟件，并存儲(chǔ)了應(yīng)用程序所需的數(shù)據(jù)。