詳解云存儲中虛擬化技術構成與模型

   存儲虛擬化技術將底層存儲設備進行抽象化統一管理，向服務器層屏蔽存儲設備硬件的特殊性，而只保留其統一的邏輯特性，從而實現了存儲系統的集中、統一、方便的管理。

   與傳統存儲相比，虛擬化存儲的優點主要體現在：磁盤利用率高，傳統存儲技術的磁盤利用率一般只有30-70%，而采用虛擬化技術后的磁盤利用率高達70-90%;存儲靈活，可以適應不同廠商、不同類別的異構存儲平臺，為存儲資源管理提供了更好的靈活性;管理方便，提供了一個大容量存儲系統集中管理的手段，避免了由于存儲設備擴充所帶來的管理方面的麻煩;性能更好，虛擬化存儲系統可以很好地進行負載均衡，把每一次數據訪問所需的帶寬合理地分配到各個存儲模塊上，提高了系統的整體訪問帶寬。

   虛擬化存儲有多種分類方法，從大的方面可以分為：根據在I/O路徑中實現虛擬化的位置不同進行分類;根據控制路徑和數據路徑的不同進行分類。根據在I/O路徑中實現虛擬化的位置不同，虛擬化存儲可以分為主機的虛擬存儲、網絡的虛擬存儲、存儲設備的虛擬存儲。根據控制路徑和數據路徑的不同，虛擬化存儲分為對稱虛擬化與不對稱虛擬化。

   虛擬化存儲的系統構成

   云存儲中的一種典型存儲方式為分布式存儲。在這種方式中，一般采用帶外虛擬化的方式管理存儲設備，元數據管理和數據傳輸都是通過IP網絡來完成。這種虛擬化存儲系統主要有四類不同的存儲設備。

   客戶端：

   客戶端向外為客戶提供各種應用服務，如萬維網服務、數據庫、文件服務、科學計算等。客戶端上運行存儲代理軟件，提供網絡虛擬設備供應用程序讀寫訪問。

  配置管理服務器：

  配置管理服務器用來進行系統的配置和管理。通過Internet、Telnet或其它接口登陸云存儲平臺，以遠程的方式配置和管理整個存儲系統。

   元數據服務器：

   云存儲系統的元數據服務器(MDS)管理著整個系統的元數據和對象數據的布局信息，負責系統的資源分配和網絡虛擬磁盤的地址映射。在MDS上部署的全局虛擬化存儲管理軟件和集群管理軟件可管理整個存儲系統的配置和運行。另外，MDS通過冗余管理軟件來實現普通存儲節點之間的數據冗余關系。

   對象存儲節點：

   每個存儲節點都是獨立的存儲設備，負責對象數據的存儲、備份、遷移和恢復，并負責監控其他存儲設備的運行狀況和資源情況。同時，存儲節點上運行著虛擬化存儲管理軟件，并存儲了應用程序所需的數據。

   虛擬化存儲的三層模型

   根據云存儲系統的構成和特點，可將虛擬化存儲的模型分為三層：物理設備虛擬化層、存儲節點虛擬化層、存儲區域網絡虛擬化層。三層虛擬化存儲模型大大降低了存儲管理的復雜度，有效地封裝了底層存儲設備的復雜性和多樣性，使系統具備了更好的擴展性和靈活性。用戶只需將存儲設備添加到存儲池中并進行簡單配置，就可以創建虛擬卷，而不必關注系統中單個設備的物理存儲容量和存儲介質的屬性，從而實現統一的存儲管理。

   物理設備虛擬化層：

    主要用來進行數據塊級別的資源分配和管理，利用底層物理設備創建一個連續的邏輯地址空間，即存儲池。根據物理設備的屬性和用戶的需求，存儲池可以有多個不同的數據屬性，例如讀寫特征、性能權重和可靠性等級。按需分配的存儲設備作為一個邏輯卷管理器，可以從存儲池中分配邏輯卷，動態地分配存儲資源，并管理數據塊的映射和轉發。

   存儲節點虛擬化層：

   可實現存儲節點內部多個存儲池之間的資源分配和管理，將一個或者多個按需分配的存儲池整合為在存儲節點范圍內的統一的虛擬存儲池。這個虛擬化層由存儲節點虛擬模塊在存儲節點內部實現，對下管理按需分配的存儲設備，對上支持存儲區域網絡虛擬化層。

   存儲區域網絡虛擬化層：

    可實現存儲節點之間的資源分配和管理，集中地管理所有存儲設備上的存儲池，以組成一個統一的虛擬存儲池。這個虛擬化層由虛擬存儲管理模塊在虛擬存儲管理服務器上實現，以帶外虛擬化方式管理虛擬存儲系統的資源分配，為虛擬磁盤管理提供地址映射、查詢等服務。