云计算中存储虚拟化技术浅析

随着企业的成长，业务和应用不断增加，IT 系统规模日益庞大，带来高能耗、数据中心空间紧张、IT 系统总体拥有成本过高等问题;而现有服务器、存储系统等设备又没有充分被利用起来，资源极度浪费;IT基础架构对业务需求反映不够灵活，不能有效的调配系统资源适应业务需求。因此，企业需要建立一种可以降低成本、具有智能化和安全特性、并能够与当前的业务环境相适应的灵活、动态的基础设施和应用环境，以更为快速的响应业务环境的变化，并且降低数据中心的运营成本。“云计算”作为一种模式和思想进入到人们的视野。

云计算是以数据为中心的一种数据密集型的超级计算，在数据存储、数据管理、编程模式、并发控制、系统管理等方面具有自身独特的技术。云计算的出现，改变了信息服务的提供方式。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩张的，并且可以及时获取，随时扩展或缩小，按需使用。而实际上，它并不是一个单独的服务，而是一个服务集合。它以前所未有的规模为使用者提供IT 服务能力。云计算研究的重点是网络计算，实际上它的本质是计算机的虚拟化。

2 虚拟化技术

虚拟化技术是一种调配计算资源的方法， 它将应用系统的不同层面，包括硬件、软件、数据、网络、存储等一一隔离开来，从而打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备之间的划分，实现架构动态化，并达到集中管理和动态使用物理资源及虚拟资源，以提高系统结构的弹性和灵活性，降低成本、改进服务、减少管理风险等目的。云环境中，虚拟化技术按系统层级划分，可以分为：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化以及客户端虚拟化。不同种类的虚拟化技术致力于从不同的角度解决不同的系统性能问题。虚拟化技术加入到云计算中，简化了资源管理的复杂度，提高了资源利用率。对于用户而言，可以通过互联网随时获得自己需要的服务，可以自由取用，按需付费。存储虚拟化技术作为虚拟化的重要技术之一，特别是在数据安全性和完整性要求更高的时代， 存储系统变得尤为重要，存储虚拟化技术得到了较快的发展和应用。

3 存储虚拟化技术

随着大数据时代的到来，数据量的存储需求迅速增长，存储技术越来越受到业界关注，使越来越多的企业把数据存储作为重要项目来管理，从而带来存储管理技术的快速发展。然而，存储设备的差异性，使高效管理这些设备面临诸多困难。对存储管理而言，虚拟化是一种具有广阔前景的解决方案。存储虚拟化技术解决了存储设备管理效率的问题，不同类型的存储资源整合问题，异构存储系统的兼容性、扩展性、可靠性、容错容灾等问题。

SNIA(存储网络工业协会)对存储虚拟化的定义：通过对存储(子)系统或存储服务的内部功能进行抽象、隐藏或隔离，使存储或数据的管理应用、服务器、网络资源的管理分离，从而实现应用和网络的独立管理。

存储虚拟化技术是计算机虚拟化技术的重要结构，它的思想是将资源的逻辑映像与物理存储分开， 为系统和管理员提供一幅简化、无缝的资源虚拟视图。对于用户来说，虚拟化的存储资源就像是一个巨大的“存储池”，看不到具体的磁盘，也不关心自己的数据在具体的哪个存储设备中。存储虚拟化技术具有提高动态适应能力。它将存储资源统一集中到一个大容量的资源池，无需中断应用即可改变存储系统和实现数据移动，对存储系统能够实现单点统一管理。

存储虚拟化可在三个层次上实现，分别是：基于主机的虚拟化、基于存储设备的虚拟化、基于网络的虚拟化。它有两种实现方式，分别是带内虚拟化、带外虚拟化。实现的结果有：块虚拟化，磁盘虚拟化，磁带、磁带驱动器、磁带库虚拟化，文件系统虚拟化，文件/记录虚拟化。

如图1为存储虚拟化实现模式。

图1 存储虚拟化实现模式

(1)基于主机的存储虚拟化

基于主机的的存储虚拟化一般是由操作系统下的逻辑卷管理软件完成，不同操作系统的逻辑卷管理软件也不相同。这种实现方式使服务器的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列，常用于在不同磁盘阵列之间做数据镜像保护。但它也有缺点：第一，占用主机资源，降低应用性能;第二，存在操作系统和应用的兼容性问题;第三，导致主机升级、