虛擬化與分布式技術(shù)下的云存儲(chǔ)

姜海

摘 要

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，使得我國(guó)的科技水平也得到了迅猛的發(fā)展，尤其是云存儲(chǔ)技術(shù)。云存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算與云服務(wù)的核心要素之一，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些云存儲(chǔ)解決方案在虛擬化技術(shù)和分布式存儲(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，但是相關(guān)技術(shù)還有待提高，仍需不斷的完善。本文分析了虛擬化和分布式的云存儲(chǔ)技術(shù)，為之后的云存儲(chǔ)應(yīng)用和研究提供了參考。

【關(guān)鍵詞】虛擬化 分布 云存儲(chǔ)

1 引言

在當(dāng)今社會(huì)中，云計(jì)算服務(wù)對(duì)存儲(chǔ)的要求不斷增加，傳統(tǒng)的盤(pán)陣存儲(chǔ)方式已經(jīng)滯后于社會(huì)的發(fā)展，并且它的成本和系統(tǒng)負(fù)載性相對(duì)來(lái)說(shuō)較高，因此才衍生出了云存儲(chǔ)技術(shù)。由專(zhuān)業(yè)的、特制設(shè)計(jì)的硬件組件和互連接口設(shè)計(jì)結(jié)合在一起產(chǎn)生的盤(pán)陣，雖然在一定程度保證了存儲(chǔ)的性能和可靠性，但是容量上限和接口帶寬等會(huì)限制它的單點(diǎn)擴(kuò)展，在容量和性能的擴(kuò)展上不管是SAN還是NAS都無(wú)法滿(mǎn)足PB級(jí)海量的存儲(chǔ)需求，除此之外，盤(pán)陣的成本較高，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，頻繁更換組件對(duì)系統(tǒng)故障或者硬件升級(jí)都會(huì)產(chǎn)生直接的影響，很大程度上增加了存儲(chǔ)成本。

2 存儲(chǔ)虛擬化

設(shè)備不同以及生產(chǎn)廠(chǎng)商之間存在的差異會(huì)造成存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)存在區(qū)別，從整體上來(lái)說(shuō)，可以總結(jié)成三種技術(shù)，主要有基于主機(jī)虛擬化、基于存儲(chǔ)設(shè)備虛擬化和基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

2.1 基于主機(jī)虛擬化

實(shí)現(xiàn)基于主機(jī)的虛擬化存儲(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)是在操作系統(tǒng)下的邏輯卷管理軟件中添加一個(gè)運(yùn)行把磁盤(pán)上的物理塊號(hào)轉(zhuǎn)化成邏輯卷號(hào)，通過(guò)這種方式將多個(gè)物理磁盤(pán)陣列轉(zhuǎn)化成一個(gè)有機(jī)的虛擬邏輯存儲(chǔ)空間（即邏輯塊），進(jìn)而控制和管理存儲(chǔ)虛擬化。就技術(shù)實(shí)施方面來(lái)看，并不需要多余的硬件去支持基于主機(jī)的虛擬化存儲(chǔ)這種方式，有利于安排整理，在對(duì)不同的存儲(chǔ)資源進(jìn)行存儲(chǔ)管理的時(shí)候只需要通過(guò)軟件就可以實(shí)現(xiàn)。另一方面，在這項(xiàng)技術(shù)中虛擬化控制軟件也會(huì)引發(fā)一些問(wèn)題：首先，主機(jī)性能會(huì)受到軟件部署和應(yīng)用的影響；其次，通過(guò)同一個(gè)主機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其他和存儲(chǔ)有關(guān)的應(yīng)用，給數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)埋下了安全隱患；最后，不同廠(chǎng)家的存儲(chǔ)設(shè)備都通過(guò)軟件來(lái)控制，增加了使用成本，影響了系統(tǒng)的可操作性和靈活性。

2.2 基于存儲(chǔ)設(shè)備虛擬化

以提供相關(guān)功能的存儲(chǔ)設(shè)備的陣列控制器模塊為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備虛擬化技術(shù)，這種技術(shù)一般在高端存儲(chǔ)設(shè)備中應(yīng)用，異構(gòu)的SAN存儲(chǔ)構(gòu)架是其核心應(yīng)用主要的服務(wù)對(duì)象。不占用主機(jī)資源、技術(shù)相對(duì)成熟、便于操作是這種技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)；它的缺點(diǎn)是核心存儲(chǔ)設(shè)備需要具備這類(lèi)功能，存儲(chǔ)控制器的相關(guān)資源也會(huì)被使用，除此之外異構(gòu)廠(chǎng)家磁盤(pán)陣列設(shè)備的控制功能會(huì)由主控設(shè)備的存儲(chǔ)控制器接管，造成它不可以使用高級(jí)存儲(chǔ)功能。

2.3 基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化

基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵是通過(guò)增加虛擬化引擎在存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)中以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)資源的集中管理，有虛擬化支持能力的路由器或者交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其具體的實(shí)施步驟。帶內(nèi)虛擬化和帶外虛擬化是存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)虛擬化的兩個(gè)形式，這兩個(gè)形式的區(qū)別主要有：帶內(nèi)虛擬化在傳送存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和控制信號(hào)時(shí)是通過(guò)同一個(gè)數(shù)據(jù)通道完成的，而帶外虛擬化在傳送存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和控制信號(hào)時(shí)不是通過(guò)同一個(gè)數(shù)據(jù)通道完成的?；诖鎯?chǔ)網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)具有結(jié)構(gòu)合理，不占用主機(jī)和設(shè)備資源的優(yōu)點(diǎn)；但是需要驗(yàn)證它的存儲(chǔ)陣列中設(shè)備的兼容性，和基于設(shè)備的虛擬化技術(shù)相似，虛擬化引擎會(huì)接收網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)設(shè)備的控制功能，造成存儲(chǔ)設(shè)備自身的高級(jí)存儲(chǔ)功能不能被使用。

3 分布式存儲(chǔ)

3.1 分布式塊存儲(chǔ)

在存取數(shù)據(jù)時(shí)服務(wù)器可以直接通過(guò)讀寫(xiě)存儲(chǔ)空間中的一個(gè)或一段地址來(lái)實(shí)現(xiàn)這就是塊存儲(chǔ)。在訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)可以直接從讀寫(xiě)磁盤(pán)空間中獲取，因此，和其他數(shù)據(jù)在讀取方式上相比，塊存儲(chǔ)擁有較高的讀取效率，甚至在使用大型數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候，它們只能在塊存儲(chǔ)設(shè)備上運(yùn)行。在分布式塊存儲(chǔ)系統(tǒng)中，Intel/Linux硬件組件是最基本的存儲(chǔ)單元，組件之間的相互連接是通過(guò)千兆以太網(wǎng)采用任意點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浼夹g(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相互配合，形成了大型的網(wǎng)格存儲(chǔ)模式，在管理存儲(chǔ)資源的時(shí)候，通常使用分布式算法在網(wǎng)格內(nèi)。IBM XIV 存儲(chǔ)系統(tǒng)是這項(xiàng)技術(shù)的典型代表，它的核心數(shù)據(jù)組件是以Intel內(nèi)核的磁盤(pán)系統(tǒng)為是其核心的數(shù)據(jù)組件，在所有磁盤(pán)上會(huì)有卷數(shù)據(jù)分布，所以它的并行處理能力非常的好；在保護(hù)數(shù)據(jù)方面可以使用冗余數(shù)據(jù)塊方式，全部都用SATA盤(pán)，這樣可以使存儲(chǔ)成本大大降低。

3.2 分布式文件系統(tǒng)存儲(chǔ)

通用的文件訪(fǎng)問(wèn)接口可以通過(guò)文件存儲(chǔ)系統(tǒng)提供，比如POSIX、NFS、CIFS、FTP等，加強(qiáng)文件與目錄操作、文件訪(fǎng)問(wèn)、文件訪(fǎng)問(wèn)控制等功能的實(shí)現(xiàn)。軟硬件一體和軟硬件分離是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)分布式文件系統(tǒng)存儲(chǔ)的兩種方式。

3.3 分布式對(duì)象存儲(chǔ)

對(duì)象存儲(chǔ)可以為大量的數(shù)據(jù)提供Key-Value，可以使用鍵值查找的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)查找工作的一種存儲(chǔ)模式；通過(guò)引入對(duì)象元數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)對(duì)象特征進(jìn)行描述以完成對(duì)象存儲(chǔ)?；诜植际酱鎯?chǔ)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)的存取，這種存儲(chǔ)方式對(duì)外部應(yīng)用相對(duì)透明。目前對(duì)象存儲(chǔ)技術(shù)是比較完善的，對(duì)底層硬件的要求不是很高，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)，除此之外它的訪(fǎng)問(wèn)接口很簡(jiǎn)單，對(duì)于處理海量、小數(shù)據(jù)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是非常合適的。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，當(dāng)前的云存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)擁有從傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)向云存儲(chǔ)架構(gòu)過(guò)渡的能力。云存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算與云服務(wù)的核心要素之一，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了一些云存儲(chǔ)解決方案在虛擬化技術(shù)和分布式存儲(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，但是相關(guān)技術(shù)還有待提高，仍需不斷的完善。由于之前的盤(pán)陣存儲(chǔ)其成本和系統(tǒng)負(fù)載性都比較高，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)的云計(jì)算服務(wù)對(duì)存儲(chǔ)的需求，因此云存儲(chǔ)技術(shù)才得以大力發(fā)展。

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作者單位

山西廣播電視臺(tái) 山西省太原市 030001endprint