虚拟化专栏——一文看懂存储虚拟化技术

2020-10-12 10:36:02 zhongxun 10

数据在整个计算机系统是最重要的一部分,也是最珍贵的。数据的存储一直是一个热议的话题,在没有云计算之前数据存储已经发展了很久,可以说和云计算没有特别关系,我这边将的云计算存储通常指的是亚马逊的 S3 存储或者 EBS 存储等,将统一的资源池划分给多个用户。


什么是存储

存储,历史悠久,无处不在。

存储是 Storage,注意和内存 (记忆体)Memory 区分;

本质的差异是 Storage 要持久化,Memory 一般认为是 RAM,掉电易失,主要作用是 XIP(eXecute In Place) 。人的记忆要能存储起来就好了。存储,不同的介质千差万别,种类繁多……


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什么是存储虚拟化

存储虚拟化是在存储设备上加入一个逻辑层,通过逻辑层访问存储资源

对管理员来说,可以很方便的调整存储资源,提高存储利用率

对终端用户来说,集中的存储设备可以提供更好的性能和易用性


存储虚拟化的实现方式

  • 裸设备+逻辑卷:

  • 存储设备虚拟化

  • 主机存储虚拟化+文件系统


存储虚拟化的原理

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  • 裸设备+逻辑卷的方式是最直接的存储控制方式,直接在通用块层之上划分成以 1 G 为单元的存储块,通过管理这些单元,实现卷的维护操作

  • 存储设备虚拟化是指通过存储设备的能力,实现卷的维护操作,并且存储设备还可以提供一些存储高级业务,例如精简配置、快照和链接克隆

  • 主机存储虚拟化+文件系统是指主机通过文件系统管理虚拟机磁盘文件,并通过虚拟化层提供很多高级业务,业务能力不依赖存储设备


裸设备+逻辑卷虚拟化结构

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  • 裸设备+逻辑卷的方式是最直接的存储控制方式,直接在通用块层之上划分成以 1 G 为单元的存储块,通过管理这些单元,实现卷的维护操作;

  • IO 路径简单,读写性能最好,但不支持高级业务;

术语解释:

主机内核空间:Dom-0 Kernel Space

用户虚拟机:Guest OS

前段驱动:blkfront

后端驱动:blkback

通用块层:Generic Block Layer


存储设备虚拟化的结构

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  • 存储设备虚拟化是指通过存储设备的能力,实现卷的维护操作,并且存储设备还可以提供一些存储高级业务,例如精简配置、快照和链接克隆

  • 该技术的优点:与主机无关,不占用主机资源,数据管理功能丰富。

  • 该技术的缺点:一般只能实现对本设备内磁盘的虚拟化。不同厂商间的数据管理功能不能互操作。多套存储设备需要配置多套数据管理软件,成本较高。


存储虚拟化+文件系统的结构

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主机存储虚拟化+文件系统是指主机通过文件系统管理虚拟机磁盘文件,并通过虚拟化层提供很多高级业务,这也是目前业界采用较多的虚拟化方式。

  • 支持异构存储和异构服务器

  • 高级功能丰富,且不依赖于硬件设备

  • IO 路径较长,性能有损耗

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几种存储虚拟化技术的比较

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