A. 虚拟存储技术的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: 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。 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。 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。
B. 虚拟存储技术的网络的虚拟存储虚拟化的分类
网络的虚拟存储化技术是当前存储虚拟化的主流技术,它当前在商业上具有较多的成功产品。典型的网络虚拟存储技术主要包括网络附加存储NAS(Network Attached Storage)和存储区域网络SAN(Storage Area Network)。由于这两种系统的体系结构、通信协议、数据管理的方式不同,所以NAS主要应用于以文件共享为基础的虚拟存储系统中,而SAN主要应用在以数据库应用为主的块级别的数据共享领域。存储区域网络SAN是当前网络存储的主流技术。
虚拟化存储的实现可以分布在从主机到存储设备之间路径的不同位置上,由此可把基于网络的存储虚拟化细分为基于交换机的虚拟化、基于路由器的虚拟化、基于存储服务器端的虚拟化。
C. 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:
基于主机的虚拟存储;
基于存储设备的虚拟存储;
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。
D. 什么是虚拟存储技术
1 虚拟存储技术的产生
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。
2 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。
E. 虚拟存储技术的虚拟存储的特点
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。
F. 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。
G. 虚拟存储技术的虚拟存储的分类
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: 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。 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。
H. 什么事虚拟存储器.其实现方式有哪些
指将多个不同类型、独立存在的物理存储体,通过软、硬件技术,集成转化为一个逻辑上的虚拟的存储单元,集中管理供用户统一使用。这个虚拟逻辑存储单元的存储容量是它所集中管理的各物理存储体的存储量的总和,而它具有的访问带宽则在一定程度上接近各个物理存储体的访问带宽之和。
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。
(8)虚拟网络技术虚拟存储扩展阅读
虚拟存储器地址变换基本上有3种形虚拟存储器工作过程式:全联想变换、直接变换和组联想变换。任何逻辑空间页面能够变换到物理空间任何页面位置的方式称为全联想变换。每个逻辑空间页面只能变换到物理空间一个特定页面的方式称为直接变换。
组联想变换是指各组之间是直接变换,而组内各页间则是全联想变换。替换规则用来确定替换主存中哪一部分,以便腾空部分主存,存放来自辅存要调入的那部分内容。常见的替换算法有4种。
1、随机算法:用软件或硬件随机数产生器确定替换的页面。
2、先进先出:先调入主存的页面先替换。
3、近期最少使用算法(LRU,Least Recently Used):替换最长时间不用的页面。
4、最优算法:替换最长时间以后才使用的页面。这是理想化的算法,只能作为衡量其他各种算法优劣的标准。
I. 虚拟存储的特点分析
一提起虚拟化,大家第一时间就会想到节约,绿色。因为它的使用可以为我们减少设备上的资金投入,降低成本压力。一段时间以来,不同版本的虚拟存储(Storage Virtulization)概念相继涌现,有从软件角度诠释的,也有从硬件角度进行例证的。每个厂商都有根据对虚拟技术的理解向用户提供的实用产品。在虚拟存储方面真可谓百家争鸣,所以很难对虚拟存储技术的概念给出一个清晰而准确的描述。
尽管如此,总结一些虚拟存储的共同特性可以看出,所谓虚拟存储,就是把多个存储介质模块(如磁盘、磁盘阵列)通过一定的手段集中管理起来,所有的存储模块在一存储池(Storage Pool)中得到统一管理。在虚拟存储环境下,无论后台物理存储是什么设备,服务器及工作站看到的都是其熟悉的存储设备的逻辑镜像。即使物理存储发生了变化,这种逻辑镜像也不会改变,系统管理员不必关心后台存储,只需专注于管理存储空间,所有的存储管理操作,例如系统升级、建立和分配虚拟磁盘、改变RAID级别、扩充存储空间等都比以前容易的多,存储管理变得轻松简单。
从用户的角度来看,可以用一句更简单的话来概括虚拟存储--使用存储空间而不是使用物理存储硬件(磁盘、磁带),管理存储空间而不是管理物理存储硬件。
虚拟存储技术具有以下几个特点:
1、虚拟存储可以大大提高存储系统的整体访问带宽,这也是其对于视频网络系统来说最有价值的一个特点。我们知道,视频网络的存储系统一般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要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50MB/s,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200MB/s。
2、虚拟存储技术提供了一个大容量存储系统的集中管理手段,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而带来的管理方面的麻烦。例如,使用一般的存储系统,当在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,这样才可以使这个新成员加入到存储系统中。而使用虚拟存储技术,在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、只是感到存储系统的容量增大了。
3、虚拟存储技术为存储资源管理提供了更好的灵活性。它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存储设备的投资。