基于虚拟化技术的云存储研究

基于虚拟化的云存储技术研究及其改进一、云存储二、虚拟化存储三、相关研究内容一、云存储•云存储是在云计算(cloudcomputing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。一、云存储一、云存储•优点1）磁盘利用率高2）存储灵活3）可扩展性好4）性能更好一、云存储•缺点云存储中的存储设备数量庞大且分布多在不同地域，如何实现不同厂商、不同型号甚至于不同类型（如FC存储和IP存储）的多台设备之间的逻辑卷管理、存储虚拟化管理和多链路冗余管理将会是一个巨大的难题，这个问题得不到解决，存储设备就会是整个云存储系统的性能瓶颈，结构上也无法形成一个整体，而且还会带来后期容量和性能扩展难等问题。一、云存储•缺点云存储中的存储设备数量庞大、分布地域广造成的另外一个问题就是存储设备运营管理问题。虽然这些问题对云存储的使用者来讲根本不需要关心，但对于云存储的运营单位来讲，却必须要通过切实可行和有效的手段来解决集中管理难、状态监控难、故障维护难、人力成本高等问题。因此，云存储必须要具有一个高效的类似与网络管理软件一样的集中管理平台，可实现云存储系统中设有存储设备、服务器和网络设备的集中管理和状态监控。一、云存储厂商C厂商B厂商A驱动A驱动A驱动B驱动B驱动C远程镜像?能否跨存储服务器实施拷贝服务?需要有几套存储管理界面?扩充磁盘容量的时候是否被迫购买拷贝服务的license?没空间了没空间了没空间了空余空间010101010101010101010010101101001000数据迁移SAN管理控制台A管理控制台C管理控制台B快照?磁盘的利用率高吗?数据迁移造成的停机时间是否很多?一、云存储•虚拟化技术的应用正好可以完美的解决上述问题，也可以说，云存储是基于虚拟化技术的，即云所提供的存储资源为虚拟化存储二、虚拟化存储•简单的讲，虚拟存储（StorageVirtualization），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中得到统一管理。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。二、虚拟化存储•在物理存储系统和服务器之间增加一个虚拟层，它管理和控制所有存储并对服务器提供存储服务。服务器不直接与存储硬件打交道，存储硬件的增减、调换、分拆、合并对服务器层完全透明。–隐藏了复杂程度–允许将现有的功能集成使用–摆脱了物理容量的局限二、虚拟化存储•虚拟化存储分类根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储、网络的虚拟存储、存储设备的虚拟存储。根据控制路径和数据路径的不同，虚拟化存储分为对称虚拟化与不对称虚拟化。二、虚拟化存储•虚拟化存储的三层模型1）物理设备虚拟化层2）存储节点虚拟化层3）存储区域网络虚拟化层。二、虚拟化存储•物理设备虚拟化层主要用来进行数据块级别的资源分配和管理，利用底层物理设备创建一个连续的逻辑地址空间，即存储池。根据物理设备的属性和用户的需求，存储池可以有多个不同的数据属性，例如读写特征、性能权重和可靠性等级。按需分配的存储设备作为一个逻辑卷管理器，可以从存储池中分配逻辑卷，动态地分配存储资源，并管理数据块的映射和转发。二、虚拟化存储•存储节点虚拟化层可实现存储节点内部多个存储池之间的资源分配和管理，将一个或者多个按需分配的存储池整合为在存储节点范围内的统一的虚拟存储池。这个虚拟化层由存储节点虚拟模块在存储节点内部实现，对下管理按需分配的存储设备，对上支持存储区域网络虚拟化层。二、虚拟化存储•存储区域网络虚拟化层可实现存储节点之间的资源分配和管理，集中地管理所有存储设备上的存储池，以组成一个统一的虚拟存储池。这个虚拟化层由虚拟存储管理模块在虚拟存储管理服务器上实现，以带外虚拟化方式管理虚拟存储系统的资源分配，为虚拟磁盘管理提供地址映射、查询等服务。二、虚拟化存储•三层虚拟化存储模型大大降低了存储管理的复杂度，有效地封装了底层存储设备的复杂性和多样性，使系统具备了更好的扩展性和灵活性。用户只需将存储设备添加到存储池中并进行简单配置，就可以创建虚拟卷，而不必关注系统中单个设备的物理存储容量和存储介质的属性，从而实现统一的存储管理。三、相关研究内容•云存储架构•相关的虚拟化方法（Xen、Vmare、Eucalyptus等）•QoS•三层虚拟化的具体实现及优化