虛擬化與分布式技術下的云存儲

姜海

摘 要

我國經濟的不斷發展，使得我國的科技水平也得到了迅猛的發展，尤其是云存儲技術。云存儲是實現云計算與云服務的核心要素之一，當前行業內已經出現了一些云存儲解決方案在虛擬化技術和分布式存儲技術的基礎上，但是相關技術還有待提高，仍需不斷的完善。本文分析了虛擬化和分布式的云存儲技術，為之后的云存儲應用和研究提供了參考。

【關鍵詞】虛擬化 分布 云存儲

1 引言

在當今社會中，云計算服務對存儲的要求不斷增加，傳統的盤陣存儲方式已經滯后于社會的發展，并且它的成本和系統負載性相對來說較高，因此才衍生出了云存儲技術。由專業的、特制設計的硬件組件和互連接口設計結合在一起產生的盤陣，雖然在一定程度保證了存儲的性能和可靠性，但是容量上限和接口帶寬等會限制它的單點擴展，在容量和性能的擴展上不管是SAN還是NAS都無法滿足PB級海量的存儲需求，除此之外，盤陣的成本較高，標準化程度低，頻繁更換組件對系統故障或者硬件升級都會產生直接的影響，很大程度上增加了存儲成本。

2 存儲虛擬化

設備不同以及生產廠商之間存在的差異會造成存儲虛擬化技術存在區別，從整體上來說，可以總結成三種技術，主要有基于主機虛擬化、基于存儲設備虛擬化和基于存儲網絡虛擬化。

2.1 基于主機虛擬化

實現基于主機的虛擬化存儲的關鍵技術是在操作系統下的邏輯卷管理軟件中添加一個運行把磁盤上的物理塊號轉化成邏輯卷號，通過這種方式將多個物理磁盤陣列轉化成一個有機的虛擬邏輯存儲空間（即邏輯塊），進而控制和管理存儲虛擬化。就技術實施方面來看，并不需要多余的硬件去支持基于主機的虛擬化存儲這種方式，有利于安排整理，在對不同的存儲資源進行存儲管理的時候只需要通過軟件就可以實現。另一方面，在這項技術中虛擬化控制軟件也會引發一些問題：首先，主機性能會受到軟件部署和應用的影響；其次，通過同一個主機來實現其他和存儲有關的應用，給數據訪問埋下了安全隱患；最后，不同廠家的存儲設備都通過軟件來控制，增加了使用成本，影響了系統的可操作性和靈活性。

2.2 基于存儲設備虛擬化

以提供相關功能的存儲設備的陣列控制器模塊為基礎實現存儲設備虛擬化技術，這種技術一般在高端存儲設備中應用，異構的SAN存儲構架是其核心應用主要的服務對象。不占用主機資源、技術相對成熟、便于操作是這種技術的主要優點；它的缺點是核心存儲設備需要具備這類功能，存儲控制器的相關資源也會被使用，除此之外異構廠家磁盤陣列設備的控制功能會由主控設備的存儲控制器接管，造成它不可以使用高級存儲功能。

2.3 基于存儲網絡虛擬化

基于存儲網絡虛擬化技術的關鍵是通過增加虛擬化引擎在存儲區域網中以實現對存儲資源的集中管理，有虛擬化支持能力的路由器或者交換機來實現其具體的實施步驟。帶內虛擬化和帶外虛擬化是存儲網絡虛擬化的兩個形式，這兩個形式的區別主要有：帶內虛擬化在傳送存儲數據和控制信號時是通過同一個數據通道完成的，而帶外虛擬化在傳送存儲數據和控制信號時不是通過同一個數據通道完成的。基于存儲網絡的存儲虛擬化技術具有結構合理，不占用主機和設備資源的優點；但是需要驗證它的存儲陣列中設備的兼容性，和基于設備的虛擬化技術相似，虛擬化引擎會接收網絡中存儲設備的控制功能，造成存儲設備自身的高級存儲功能不能被使用。

3 分布式存儲

3.1 分布式塊存儲

在存取數據時服務器可以直接通過讀寫存儲空間中的一個或一段地址來實現這就是塊存儲。在訪問數據時可以直接從讀寫磁盤空間中獲取，因此，和其他數據在讀取方式上相比，塊存儲擁有較高的讀取效率，甚至在使用大型數據庫的時候，它們只能在塊存儲設備上運行。在分布式塊存儲系統中，Intel/Linux硬件組件是最基本的存儲單元，組件之間的相互連接是通過千兆以太網采用任意點對點拓撲技術來實現的，相互配合，形成了大型的網格存儲模式，在管理存儲資源的時候，通常使用分布式算法在網格內。IBM XIV 存儲系統是這項技術的典型代表，它的核心數據組件是以Intel內核的磁盤系統為是其核心的數據組件，在所有磁盤上會有卷數據分布，所以它的并行處理能力非常的好；在保護數據方面可以使用冗余數據塊方式，全部都用SATA盤，這樣可以使存儲成本大大降低。

3.2 分布式文件系統存儲

通用的文件訪問接口可以通過文件存儲系統提供，比如POSIX、NFS、CIFS、FTP等，加強文件與目錄操作、文件訪問、文件訪問控制等功能的實現。軟硬件一體和軟硬件分離是當前實現分布式文件系統存儲的兩種方式。

3.3 分布式對象存儲

對象存儲可以為大量的數據提供Key-Value，可以使用鍵值查找的方式進行數據查找工作的一種存儲模式；通過引入對象元數據來對對象特征進行描述以完成對象存儲。基于分布式存儲系統來實現對象存儲系統底層數據的存取，這種存儲方式對外部應用相對透明。目前對象存儲技術是比較完善的，對底層硬件的要求不是很高，通過軟件來實現存儲系統的可靠性和容錯，除此之外它的訪問接口很簡單，對于處理海量、小數據的非結構化數據是非常合適的。

3 結語

總而言之，當前的云存儲技術已經擁有從傳統存儲架構向云存儲架構過渡的能力。云存儲是實現云計算與云服務的核心要素之一，當前行業內已經出現了一些云存儲解決方案在虛擬化技術和分布式存儲技術的基礎上，但是相關技術還有待提高，仍需不斷的完善。由于之前的盤陣存儲其成本和系統負載性都比較高，已經無法滿足當今社會的云計算服務對存儲的需求，因此云存儲技術才得以大力發展。

參考文獻

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作者單位

山西廣播電視臺 山西省太原市 030001endprint