云存儲平臺提升校園數(shù)據(jù)管理水平

馬原

與傳統(tǒng)的存儲方式相比，云存儲有靈活性強、效率高、整合管理、安全可靠的優(yōu)勢，我校構(gòu)建的云存儲平臺，實現(xiàn)了存儲資源聚合、動態(tài)按需分配，滿足了應用系統(tǒng)的需求。

1 背景分析

經(jīng)過多年信息化建設(shè)，我校有全校信息采集平臺系統(tǒng)、信息推廣系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、圖片管理系統(tǒng)、網(wǎng)站發(fā)布系統(tǒng)、數(shù)字報系統(tǒng)、等業(yè)務(wù)應用系統(tǒng)。隨著應用系統(tǒng)的增多，存儲設(shè)備分散、空間資源分配僵化、存儲功能單一等問題日顯突出：（1）不同時期建設(shè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用的存儲設(shè)備不同，形成了存儲孤島，資源不能互通，數(shù)據(jù)遷移、備份繁瑣費時。（2）數(shù)據(jù)存放在各自獨立的存儲里，無法統(tǒng)一管理，空間資源分配復雜。

我們設(shè)想：（1）能否以靈活、易管理的系統(tǒng)架構(gòu)將原先分散的存儲設(shè)備整合為一個存儲平臺。（2）通過數(shù)據(jù)保護提升數(shù)據(jù)安全等級，滿足現(xiàn)有和今后的存儲需求。

解決這些問題，就要提升原有存儲網(wǎng)絡(luò)性能，根據(jù)各應用系統(tǒng)的特性和需要，動態(tài)分配存儲容量，靈活配置存儲空間，確保數(shù)據(jù)高效利用和穩(wěn)定運行。

通過虛擬化存儲，構(gòu)建云存儲平臺，能消除不同存儲設(shè)備間的差異，提供簡單統(tǒng)一的虛擬訪問接口，動態(tài)均衡負載，在線增減存儲容量。

2 云存儲平臺綜述

云存儲是指通過集群應用、網(wǎng)格技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中不同類型的存儲設(shè)備集合協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲的系統(tǒng)。根據(jù)部署方式和服務(wù)對象的不同分為公有云、私有云、混合云。

相比于傳統(tǒng)存儲方式， 云存儲在數(shù)據(jù)存儲、管理、安全等方面表現(xiàn)出了優(yōu)勢：

（1）云存儲提高了存儲設(shè)備的使用率和系統(tǒng)訪問帶寬。

云存儲的磁盤利用率從傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)的30% - 70%提升到70% - 90%。云存儲即時調(diào)整負載平衡， 通過策略將數(shù)據(jù)訪問需要的帶寬合理分配到各存儲模塊上。

（2）云存儲簡化了存儲管理， 降低存儲系統(tǒng)管理、運行、維護成本。

云存儲環(huán)境下，存儲系統(tǒng)識別的是存儲設(shè)備的邏輯鏡像。物理存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，不會改變邏輯鏡像。

（3）云存儲增強了存儲系統(tǒng)的靈活性、可用性、擴展性。

云存儲屏蔽了異構(gòu)存儲的差異， 合理分配存儲空間，動態(tài)部署存儲資源，在不中斷業(yè)務(wù)的情況下對物理存儲資源進行配置、升級、刪除。

（4）云存儲提升了存儲系統(tǒng)的安全性和可靠性。

云存儲通過制定安全訪問策略，對數(shù)據(jù)進行可控訪問， 避免數(shù)據(jù)被越權(quán)訪問或受到惡意攻擊。通過故障預測、檢測、隔離、恢復技術(shù)保證系統(tǒng)的高可靠性。

云存儲涉及物理設(shè)備、通信協(xié)議、不同的操作系統(tǒng)，需通過虛擬化技術(shù)進行整合管理。

虛擬化存儲是通過特定技術(shù)方式將多個獨立的物理存儲介質(zhì)進行整合，形成一個邏輯虛擬存儲單元供主機訪問。所有的存儲資源聚合在一個存儲池中，從服務(wù)器端看到的不是多個存儲設(shè)備，而是一個邏輯卷。

存儲虛擬化技術(shù)消除物理存儲的異構(gòu)性，屏蔽具體物理存儲的物理特性，將物理存儲整合成一個邏輯存儲池，實現(xiàn)對異構(gòu)物理存儲的管理。

3 云存儲平臺的構(gòu)建

根據(jù)邏輯存儲池和物理存儲設(shè)備間的映射關(guān)系， 云存儲系統(tǒng)分為三種：基于主機的虛擬化系統(tǒng)、基于存儲設(shè)備的虛擬化系統(tǒng)、基于存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化系統(tǒng)。

3.1 基于主機的虛擬化，虛擬化軟件為物理存儲映射到邏輯卷提供一個虛擬層。這種方式需要在主機上安裝管理軟件，占用主機資源?；谥鳈C的存儲虛擬化技術(shù)存在操作系統(tǒng)的兼容性問題，不同操作系統(tǒng)的虛擬化軟件不相同，不能應用于主機操作系統(tǒng)不同的環(huán)境中，共存性、可擴展性差。

3.2 基于存儲設(shè)備的虛擬化，也稱基于存儲控制器的虛擬化。這種方式依賴于相關(guān)功能的存儲模塊，只能虛擬同一廠商的存儲設(shè)備，無法支持不同廠商設(shè)備的虛擬化。

3.3 基于存儲網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。按照數(shù)據(jù)流和控制流是否同路，分為帶內(nèi)虛擬化和帶外虛擬化。

（1）帶內(nèi)（In Band），存儲數(shù)據(jù)和控制信號使用同一通道。虛擬存儲控制設(shè)備（存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)）介于服務(wù)器和存儲設(shè)備之間，管理和配置所有的存儲設(shè)備，構(gòu)成存儲池。這種方式不占用主機資源，不改變現(xiàn)有SAN 架構(gòu)，在SAN中加入存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)就可實現(xiàn)，是最常見的存儲虛擬化形式。

（2）帶外（Out Band），是指存儲數(shù)據(jù)和控制信號通道不同。帶外存儲虛擬化設(shè)備位于主機和存儲間的數(shù)據(jù)通道外，在主機中需要安裝專門的客戶端軟件。帶外虛擬化技術(shù)擴展性比較好，但要依靠代理主機和元數(shù)據(jù)控制器訪問存儲設(shè)備，實施復雜。

根據(jù)存儲虛擬化技術(shù)的特性，結(jié)合單位的實際情況，我們采用基于存儲網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)存儲虛擬化技術(shù)實現(xiàn)對異構(gòu)磁盤陣列的整合，實現(xiàn)存儲資源共享，提高存儲系統(tǒng)使用率。

簡言之，就是用存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)對磁盤陣列整合管理。

存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)能夠滿足存儲集中管理、數(shù)據(jù)安全保護、云計算需求，提供異構(gòu)存儲整合，形成多類型、多存儲格式的存儲庫;應用系統(tǒng)能動態(tài)獲得存儲容量，提高存儲空間的使用率;自動精簡配置流程，實現(xiàn)靈活全面的虛擬存儲配置功能。

目前，EMC、IBM、信核數(shù)據(jù)、華為、FalconStor 等公司生產(chǎn)存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)。從設(shè)備功能的完備性、操作的便捷性、運行的穩(wěn)定性等方面比較后，我們采用了華為OceanStor VIS6600T存儲虛擬化網(wǎng)關(guān)。

VIS6600T虛擬化方案融合了異構(gòu)陣列管理技術(shù)、動態(tài)多路徑技術(shù)、卷虛擬化技術(shù)。通過對物理磁盤多層虛擬化，實現(xiàn)了靈活的虛擬化框架，存儲資源動態(tài)管理。方案的核心技術(shù)是：

（1）異構(gòu)陣列管理技術(shù)，可識別和管理異構(gòu)存儲設(shè)備，VIS6600T自動檢測、識別對接存儲設(shè)備。

（2）動態(tài)多路徑技術(shù)，可自動管理不同類型的陣列，如A/A，A/P模式的陣列，動態(tài)實現(xiàn)數(shù)據(jù)負載均衡、故障路徑IO切換、路徑恢復后的回切功能。

（3）基于多層虛擬對象的卷管理技術(shù)，動態(tài)虛擬化管理存儲資源。VIS6600T虛擬化方案可對不同陣列廠商的存儲設(shè)備統(tǒng)一管理，屏蔽硬件設(shè)備的差異性，形成邏輯卷，實現(xiàn)存儲資源動態(tài)、虛擬管理。

具體配置操作如下：

（1）映射存儲空間到VIS6600T。VIS6600T與陣列建立連接后，將陣列上的存儲空間映射到VIS6600T。

（2）掃描邏輯盤。陣列將LUN映射至VIS6600T，在VIS6600T端執(zhí)行掃描邏輯盤操作，發(fā)現(xiàn)邏輯盤。

（3）創(chuàng)建邏輯盤組。邏輯盤組是邏輯盤的集合，是虛擬化存儲管理的資源池。對邏輯盤組的操作即為對邏輯盤組中所有邏輯盤的操作。

（4）創(chuàng)建卷。卷是一種虛擬的磁盤設(shè)備，是提供給主機應用的基本對象，卷由一個或多個邏輯盤組成。

（5）創(chuàng)建主機組。為同時管理多臺主機，將操作系統(tǒng)相同的多臺主機構(gòu)成一個邏輯主機組。

（6）添加主機。主機由應用服務(wù)器或應用服務(wù)器集群構(gòu)成的邏輯系統(tǒng)，能夠保證多進程、多線程對資源的互斥訪問。

（7）添加映射。添加映射后，主機和卷之間建立了邏輯關(guān)系，使用邏輯盤對應的存儲空間。

（8）應用服務(wù)器配置啟動器。應用服務(wù)器和VIS6600T連通后，建立了物理連接，不能進行通信。要建立數(shù)據(jù)通道，需在應用服務(wù)器上配置啟動器。

（9）為主機添加啟動器。只有在ISM上為主機添加了啟動器后，VIS6600T上創(chuàng)建的虛擬主機才能與物理上的應用服務(wù)器建立一一對應的關(guān)系。應用服務(wù)器才能訪問VIS6600T，進行讀寫操作。

（10）應用服務(wù)器使用存儲空間。應用服務(wù)器與VIS6600T建立連接后，掃描磁盤，發(fā)現(xiàn)新增磁盤。

4 結(jié)論

云存儲實現(xiàn)了存儲設(shè)備的高效整合，提升了存儲的利用率、系統(tǒng)的高可用性和資源調(diào)度的靈活性，提高了應用系統(tǒng)運行效率，為我校媒體建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

（作者單位：漢江師范學院）