虚拟化与分布式技术下的云存储

姜海

摘 要

我国经济的不断发展，使得我国的科技水平也得到了迅猛的发展，尤其是云存储技术。云存储是实现云计算与云服务的核心要素之一，当前行业内已经出现了一些云存储解决方案在虚拟化技术和分布式存储技术的基础上，但是相关技术还有待提高，仍需不断的完善。本文分析了虚拟化和分布式的云存储技术，为之后的云存储应用和研究提供了参考。

【关键词】虚拟化 分布 云存储

1 引言

在当今社会中，云计算服务对存储的要求不断增加，传统的盘阵存储方式已经滞后于社会的发展，并且它的成本和系统负载性相对来说较高，因此才衍生出了云存储技术。由专业的、特制设计的硬件组件和互连接口设计结合在一起产生的盘阵，虽然在一定程度保证了存储的性能和可靠性，但是容量上限和接口带宽等会限制它的单点扩展，在容量和性能的扩展上不管是SAN还是NAS都无法满足PB级海量的存储需求，除此之外，盘阵的成本较高，标准化程度低，频繁更换组件对系统故障或者硬件升级都会产生直接的影响，很大程度上增加了存储成本。

2 存储虚拟化

设备不同以及生产厂商之间存在的差异会造成存储虚拟化技术存在区别，从整体上来说，可以总结成三种技术，主要有基于主机虚拟化、基于存储设备虚拟化和基于存储网络虚拟化。

2.1 基于主机虚拟化

实现基于主机的虚拟化存储的关键技术是在操作系统下的逻辑卷管理软件中添加一个运行把磁盘上的物理块号转化成逻辑卷号，通过这种方式将多个物理磁盘阵列转化成一个有机的虚拟逻辑存储空间（即逻辑块），进而控制和管理存储虚拟化。就技术实施方面来看，并不需要多余的硬件去支持基于主机的虚拟化存储这种方式，有利于安排整理，在对不同的存储资源进行存储管理的时候只需要通过软件就可以实现。另一方面，在这项技术中虚拟化控制软件也会引发一些问题：首先，主机性能会受到软件部署和应用的影响；其次，通过同一个主机来实现其他和存储有关的应用，给数据访问埋下了安全隐患；最后，不同厂家的存储设备都通过软件来控制，增加了使用成本，影响了系统的可操作性和灵活性。

2.2 基于存储设备虚拟化

以提供相关功能的存储设备的阵列控制器模块为基础实现存储设备虚拟化技术，这种技术一般在高端存储设备中应用，异构的SAN存储构架是其核心应用主要的服务对象。不占用主机资源、技术相对成熟、便于操作是这种技术的主要优点；它的缺点是核心存储设备需要具备这类功能，存储控制器的相关资源也会被使用，除此之外异构厂家磁盘阵列设备的控制功能会由主控设备的存储控制器接管，造成它不可以使用高级存储功能。

2.3 基于存储网络虚拟化

基于存储网络虚拟化技术的关键是通过增加虚拟化引擎在存储区域网中以实现对存储资源的集中管理，有虚拟化支持能力的路由器或者交换机来实现其具体的实施步骤。带内虚拟化和带外虚拟化是存储网络虚拟化的两个形式，这两个形式的区别主要有：带内虚拟化在传送存储数据和控制信号时是通过同一个数据通道完成的，而带外虚拟化在传送存储数据和控制信号时不是通过同一个数据通道完成的。基于存储网络的存储虚拟化技术具有结构合理，不占用主机和设备资源的优点；但是需要验证它的存储阵列中设备的兼容性，和基于设备的虚拟化技术相似，虚拟化引擎会接收网络中存储设备的控制功能，造成存储设备自身的高级存储功能不能被使用。

3 分布式存储

3.1 分布式块存储

在存取数据时服务器可以直接通过读写存储空间中的一个或一段地址来实现这就是块存储。在访问数据时可以直接从读写磁盘空间中获取，因此，和其他数据在读取方式上相比，块存储拥有较高的读取效率，甚至在使用大型数据库的时候，它们只能在块存储设备上运行。在分布式块存储系统中，Intel/Linux硬件组件是最基本的存储单元，组件之间的相互连接是通过千兆以太网采用任意点对点拓扑技术来实现的，相互配合，形成了大型的网格存储模式，在管理存储资源的时候，通常使用分布式算法在网格内。IBM XIV 存储系统是这项技术的典型代表，它的核心数据组件是以Intel内核的磁盘系统为是其核心的数据组件，在所有磁盘上会有卷数据分布，所以它的并行处理能力非常的好；在保护数据方面可以使用冗余数据块方式，全部都用SATA盘，这样可以使存储成本大大降低。

3.2 分布式文件系统存储

通用的文件访问接口可以通过文件存储系统提供，比如POSIX、NFS、CIFS、FTP等，加强文件与目录操作、文件访问、文件访问控制等功能的实现。软硬件一体和软硬件分离是当前实现分布式文件系统存储的两种方式。

3.3 分布式对象存储

对象存储可以为大量的数据提供Key-Value，可以使用键值查找的方式进行数据查找工作的一种存储模式；通过引入对象元数据来对对象特征进行描述以完成对象存储。基于分布式存储系统来实现对象存储系统底层数据的存取，这种存储方式对外部应用相对透明。目前对象存储技术是比较完善的，对底层硬件的要求不是很高，通过软件来实现存储系统的可靠性和容错，除此之外它的访问接口很简单，对于处理海量、小数据的非结构化数据是非常合适的。

3 结语

总而言之，当前的云存储技术已经拥有从传统存储架构向云存储架构过渡的能力。云存储是实现云计算与云服务的核心要素之一，当前行业内已经出现了一些云存储解决方案在虚拟化技术和分布式存储技术的基础上，但是相关技术还有待提高，仍需不断的完善。由于之前的盘阵存储其成本和系统负载性都比较高，已经无法满足当今社会的云计算服务对存储的需求，因此云存储技术才得以大力发展。

参考文献

[1]张丹，包文娟，焦翠，李曉丹.基于分布式技术的心理试验台的设计[J].科技视界，2016.

[2]刘罡.云计算关键技术及其应用[J].信息与电脑（理论版），2016.

[3]周敬利，周正达.改进的云存储系统数据分布策略[J].计算机应用，2012.

作者单位

山西广播电视台 山西省太原市 030001endprint