存儲虛擬化原理分析及其實現(xiàn)的研究

孫堅

摘要：當前，科學技術發(fā)展迅速，隨著SAN數(shù)據(jù)量的持續(xù)增長，要想滿足數(shù)據(jù)存儲需求，需要將存儲虛擬化技術融入到SAN數(shù)據(jù)的存儲中來，促進數(shù)據(jù)的共享，提升存儲系統(tǒng)的可擴展性和實用性，促進虛擬化存儲方式的發(fā)展。該文從理論化的角度對分布式集群技術、存儲空間映射技術及帶外架構模型的原理進行分析，基于理論前提，提出了一系列的存儲虛擬化實現(xiàn)。

關鍵詞：存儲虛擬化；原理；實現(xiàn)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）34-0012-01

隨著科學技術的迅猛發(fā)展，使人們進入到信息化時代，人們在日常生活中接觸到的信息越來越多，信息的獲取手段也越來越先進，數(shù)據(jù)信息的指數(shù)級不斷增長，各行各業(yè)建立了專門的數(shù)據(jù)中心，面對海量的信息，加強對信息的備份和處理成為當前迫切需要解決的問題。信息存儲技術手段的不斷完善，使信息處理方法日漸完善。

1 存儲虛擬化原理分析

1.1 分布式集群技術

分布式集群技術主要是指在集群環(huán)境中，對存儲管理內(nèi)容進行備份，充分運用分布式集群技術去解決負載均衡問題。在分布式集群中常會遇到互斥、死鎖或饑餓現(xiàn)象，由于操作系統(tǒng)無法掌握分布式集群當前的所有進程狀態(tài)，需要通過觀察本地系統(tǒng)上的進程來了解當前的信息狀態(tài)。分布式快照算法是分布式集群技術中的一項重要方法，能夠確保數(shù)據(jù)信息的可靠傳輸，需要對進程的全過程進行控制，通過發(fā)動標識的形式來啟動算法，按照進程P的步驟執(zhí)行各項計算工作，進程P的主要執(zhí)行步驟為：第一步，運用P來記錄本地狀態(tài)Sp。第二步，q到p的通道狀態(tài)在p上將會顯示為空。第三步，運用p對所有的流出通道貼上廣播標識。待這些步驟完成后，才可在p上進行信息的發(fā)送和接收。分布式快照算法作為一項集中式算法，在實際的應用過程中展現(xiàn)出了較強的靈活性特點，適用于任何的分布式環(huán)境[1]。

1.2 存儲空間映射技術

一般的虛擬化網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)主要由磁盤陣列、直接存儲和網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)結構等幾個方面的內(nèi)容構成，作為一個大型的網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)，能夠確保抽象拓撲結構的統(tǒng)一性。系統(tǒng)主要是由虛擬存儲服務器、上層客戶端應用和虛擬存儲節(jié)點子系統(tǒng)等方面的內(nèi)容構成，在應用過程中，上層客戶端通過向系統(tǒng)提出請求的形式，與存儲子系統(tǒng)建立密切的聯(lián)系，彼此展開交互式的工作，展現(xiàn)出了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的維護和查詢能力，為用戶與存儲設備之間的對話提供了有效的連接手段。在虛擬網(wǎng)絡存儲中，由于系統(tǒng)內(nèi)部存在著不同的設備節(jié)點，需要對其進行虛擬有機整合，將運用到的設備定義為虛擬存儲設備，為用戶提供服務。為了確保存儲虛擬化技術的良好應用，需要將虛擬化技術運用到客戶端和服務器端上來，為客戶系統(tǒng)提供遠程數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)訪問功能，將本地的文件資料與遠程系統(tǒng)中的文件資料有機地統(tǒng)一起來，為上層用戶提供了良好的服務。

1.3 帶外架構模型

帶外架構模型是存儲虛擬化模型中的重要組成部分，需要在存儲虛擬化的過程中，強化數(shù)據(jù)的管理和存儲功能。帶外虛擬技術主要是指在數(shù)據(jù)讀寫前完成的虛擬工作，虛擬部分的內(nèi)容通常不會在存儲設備的訪問路徑上實現(xiàn)，只能通過存儲網(wǎng)絡的形式實現(xiàn)。在運用帶外架構模型進行存儲虛擬化的過程，需要確保同一網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流能夠直接與存儲設備進行交互，有利于提升存儲的性能。虛擬化控制管理存儲設備在實際的應用過程中，需要將物理存儲設備做成邏輯卷的形式，將其平均分配給各個應用服務器，代理要想取得虛擬卷的配置信息，需要通過虛擬化控制器來實現(xiàn)。應用服務在運行過程中，要求訪問“磁盤”，需要通過請求代理的形式來實現(xiàn)，將信息發(fā)送到虛擬化控制器中。虛擬化控制器需要將信息轉換成物理設備的形式，將結果還給代理，轉換后的請求信息需要通過存儲網(wǎng)絡的形式發(fā)送給存儲設備，來完成讀寫操作[2]。

2 存儲虛擬化實現(xiàn)研究

SAN系統(tǒng)中的快照主要是指需要通過對技術的使用，將設備中的數(shù)據(jù)定格在某一個時間點，需要充分利用虛擬設備來完成數(shù)據(jù)的訪問。傳統(tǒng)的快照系統(tǒng)在實際的應用過程中，主要是以全量拷貝的形式來實現(xiàn)的，隨著數(shù)據(jù)量的增多，對數(shù)據(jù)存儲技術提出了較高的要求。要想提升數(shù)據(jù)存儲效果，需要運用COW技術來提升元數(shù)據(jù)的通訊功能，通過底層的驅動，向網(wǎng)絡中發(fā)送元數(shù)據(jù)請求指令，將操作作為一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，待恢復快照時，不需要全部進行拷貝，通過將臨時空間中的物理信息返回給用戶的形式，讓用戶感覺恢復工作是瞬間完成的。分布式快照系統(tǒng)是虛擬化存儲系統(tǒng)中的核心技術內(nèi)容，主要分為本地快照和全局快照兩種形式，虛擬化卷存儲架構主要是通過全局型的分布式快照技術來實現(xiàn)的，虛擬化管理需要建立在對磁盤重新編址的基礎上實現(xiàn)的，能夠為用戶提供連續(xù)的磁盤空間，減輕了員工繁瑣的工作任務，對提升存儲系統(tǒng)的維護管理效果具有重要作用[3]。但是分布式卷管理在實際的應用過程中存在較多的問題，由于系統(tǒng)具有較大的開發(fā)量，需要通過各個系統(tǒng)部門和專業(yè)人員之間的密切配合來實現(xiàn)，有助于確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進系統(tǒng)的改進和優(yōu)化，提升系統(tǒng)的應用效果。

3 結論

隨著數(shù)據(jù)量的增多，加大了數(shù)據(jù)存儲器的管理難度，通過運用虛擬化存儲技術，能夠促使數(shù)據(jù)訪問更具透明化。因此，需要將存儲虛擬化作為存儲器管理中一項重要的技術，構建數(shù)據(jù)存儲的標準架構，提升數(shù)據(jù)存儲使用的可靠性及擴展性。高效的數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)存儲工作中的一項主要內(nèi)容，對提升數(shù)據(jù)存儲管理效果，滿足虛擬化數(shù)據(jù)存儲的管理需要具有重要作用。虛擬存儲要求運用虛擬化的手段集中管理數(shù)據(jù)存儲器，確保各模塊在一個存儲池中的統(tǒng)一管理，給使用者提供了高數(shù)據(jù)傳輸和大容量的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] 葉文偉，袁建國. 論虛擬化技術對圖書館存儲管理的投資保護[J]. 農(nóng)業(yè)圖書情報學刊，2012（3）：178-180.

[2] 汪兆來. 基于存儲虛擬化技術的雙活數(shù)據(jù)中心醫(yī)院信息系統(tǒng)容災平臺研究與設計[J]. 中國醫(yī)學裝備，2015（9）：65-68.

[3] 王煒. SVC存儲虛擬化技術在中國現(xiàn)代化支付系統(tǒng)中的應用[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2013（16）：51-53.