基于虚拟设备的网络存储系统(二)存储基础信息化.doc

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1、基于虚拟设备的网络存储系统(二)_存储_基础信息化第二章虚拟存储技术2．1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。2．1．1对称式虚拟存储   在图2．1所示的对称式虚拟存储结构图中，存储控制设备与存储池子系统集成在一起，组成SANAppliance。   图2．1对称式虚拟存储

2、解决方案示意图   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SANAppliance写人数据时，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

3、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，显著提高数据传输速度。   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。   (2)多端口并行技术，消除了I／0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

4、制它的控制器端口。在对称式虚拟存储设备中，SANAppliance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

5、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，丽不是用带区集方式实现的性能较差的逻辑卷，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。像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SANAppliance内嵌的网络管理服务实现缓存数据一致和相互通信的。2．1．2非对称式虚拟存储系统   图2．2非对称式虚拟存储系统

6、示意图   在图2．2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

7、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。2．2虚拟存储技术的实现方式   2．2．1基于主机层的虚拟化   基于主机(应用服务器)上的虚拟化一般通过运行在存储管理软件加以实现。一般常见的管理软件如逻辑卷管理软件(LVM)，其实质是通过逻辑单元号(LUN)在若干个物理磁盘上建立起逻辑