云存储平台提升校园数据管理水平

马原

与传统的存储方式相比，云存储有灵活性强、效率高、整合管理、安全可靠的优势，我校构建的云存储平台，实现了存储资源聚合、动态按需分配，满足了应用系统的需求。

1 背景分析

经过多年信息化建设，我校有全校信息采集平台系统、信息推广系统、信息管理系统、图片管理系统、网站发布系统、数字报系统、等业务应用系统。随着应用系统的增多，存储设备分散、空间资源分配僵化、存储功能单一等问题日显突出：（1）不同时期建设的业务系统采用的存储设备不同，形成了存储孤岛，资源不能互通，数据迁移、备份繁琐费时。（2）数据存放在各自独立的存储里，无法统一管理，空间资源分配复杂。

我们设想：（1）能否以灵活、易管理的系统架构将原先分散的存储设备整合为一个存储平台。（2）通过数据保护提升数据安全等级，满足现有和今后的存储需求。

解决这些问题，就要提升原有存储网络性能，根据各应用系统的特性和需要，动态分配存储容量，灵活配置存储空间，确保数据高效利用和稳定运行。

通过虚拟化存储，构建云存储平台，能消除不同存储设备间的差异，提供简单统一的虚拟访问接口，动态均衡负载，在线增减存储容量。

2 云存储平台综述

云存储是指通过集群应用、网格技术、分布式文件系统等功能，将网络中不同类型的存储设备集合协同工作，共同对外提供数据存储的系统。根据部署方式和服务对象的不同分为公有云、私有云、混合云。

相比于传统存储方式， 云存储在数据存储、管理、安全等方面表现出了优势：

（1）云存储提高了存储设备的使用率和系统访问带宽。

云存储的磁盘利用率从传统存储系统的30% - 70%提升到70% - 90%。云存储即时调整负载平衡， 通过策略将数据访问需要的带宽合理分配到各存储模块上。

（2）云存储简化了存储管理， 降低存储系统管理、运行、维护成本。

云存储环境下，存储系统识别的是存储设备的逻辑镜像。物理存储结构发生变化时，不会改变逻辑镜像。

（3）云存储增强了存储系统的灵活性、可用性、扩展性。

云存储屏蔽了异构存储的差异， 合理分配存储空间，动态部署存储资源，在不中断业务的情况下对物理存储资源进行配置、升级、删除。

（4）云存储提升了存储系统的安全性和可靠性。

云存储通过制定安全访问策略，对数据进行可控访问， 避免数据被越权访问或受到恶意攻击。通过故障预测、检测、隔离、恢复技术保证系统的高可靠性。

云存储涉及物理设备、通信协议、不同的操作系统，需通过虚拟化技术进行整合管理。

虚拟化存储是通过特定技术方式将多个独立的物理存储介质进行整合，形成一个逻辑虚拟存储单元供主机访问。所有的存储资源聚合在一个存储池中，从服务器端看到的不是多个存储设备，而是一个逻辑卷。

存储虚拟化技术消除物理存储的异构性，屏蔽具体物理存储的物理特性，将物理存储整合成一个逻辑存储池，实现对异构物理存储的管理。

3 云存储平台的构建

根据逻辑存储池和物理存储设备间的映射关系， 云存储系统分为三种：基于主机的虚拟化系统、基于存储设备的虚拟化系统、基于存储网络的虚拟化系统。

3.1 基于主机的虚拟化，虚拟化软件为物理存储映射到逻辑卷提供一个虚拟层。这种方式需要在主机上安裝管理软件，占用主机资源。基于主机的存储虚拟化技术存在操作系统的兼容性问题，不同操作系统的虚拟化软件不相同，不能应用于主机操作系统不同的环境中，共存性、可扩展性差。

3.2 基于存储设备的虚拟化，也称基于存储控制器的虚拟化。这种方式依赖于相关功能的存储模块，只能虚拟同一厂商的存储设备，无法支持不同厂商设备的虚拟化。

3.3 基于存储网络的虚拟化。按照数据流和控制流是否同路，分为带内虚拟化和带外虚拟化。

（1）带内（In Band），存储数据和控制信号使用同一通道。虚拟存储控制设备（存储虚拟化网关）介于服务器和存储设备之间，管理和配置所有的存储设备，构成存储池。这种方式不占用主机资源，不改变现有SAN 架构，在SAN中加入存储虚拟化网关就可实现，是最常见的存储虚拟化形式。

（2）带外（Out Band），是指存储数据和控制信号通道不同。带外存储虚拟化设备位于主机和存储间的数据通道外，在主机中需要安装专门的客户端软件。带外虚拟化技术扩展性比较好，但要依靠代理主机和元数据控制器访问存储设备，实施复杂。

根据存储虚拟化技术的特性，结合单位的实际情况，我们采用基于存储网络的带内存储虚拟化技术实现对异构磁盘阵列的整合，实现存储资源共享，提高存储系统使用率。

简言之，就是用存储虚拟化网关对磁盘阵列整合管理。

存储虚拟化网关能够满足存储集中管理、数据安全保护、云计算需求，提供异构存储整合，形成多类型、多存储格式的存储库;应用系统能动态获得存储容量，提高存储空间的使用率;自动精简配置流程，实现灵活全面的虚拟存储配置功能。

目前，EMC、IBM、信核数据、华为、FalconStor 等公司生产存储虚拟化网关。从设备功能的完备性、操作的便捷性、运行的稳定性等方面比较后，我们采用了华为OceanStor VIS6600T存储虚拟化网关。

VIS6600T虚拟化方案融合了异构阵列管理技术、动态多路径技术、卷虚拟化技术。通过对物理磁盘多层虚拟化，实现了灵活的虚拟化框架，存储资源动态管理。方案的核心技术是：

（1）异构阵列管理技术，可识别和管理异构存储设备，VIS6600T自动检测、识别对接存储设备。

（2）动态多路径技术，可自动管理不同类型的阵列，如A/A，A/P模式的阵列，动态实现数据负载均衡、故障路径IO切换、路径恢复后的回切功能。

（3）基于多层虚拟对象的卷管理技术，动态虚拟化管理存储资源。VIS6600T虚拟化方案可对不同阵列厂商的存储设备统一管理，屏蔽硬件设备的差异性，形成逻辑卷，实现存储资源动态、虚拟管理。

具体配置操作如下：

（1）映射存储空间到VIS6600T。VIS6600T与阵列建立连接后，将阵列上的存储空间映射到VIS6600T。

（2）扫描逻辑盘。阵列将LUN映射至VIS6600T，在VIS6600T端执行扫描逻辑盘操作，发现逻辑盘。

（3）创建逻辑盘组。逻辑盘组是逻辑盘的集合，是虚拟化存储管理的资源池。对逻辑盘组的操作即为对逻辑盘组中所有逻辑盘的操作。

（4）创建卷。卷是一种虚拟的磁盘设备，是提供给主机应用的基本对象，卷由一个或多个逻辑盘组成。

（5）创建主机组。为同时管理多台主机，将操作系统相同的多台主机构成一个逻辑主机组。

（6）添加主机。主机由应用服务器或应用服务器集群构成的逻辑系统，能够保证多进程、多线程对资源的互斥访问。

（7）添加映射。添加映射后，主机和卷之间建立了逻辑关系，使用逻辑盘对应的存储空间。

（8）应用服务器配置启动器。应用服务器和VIS6600T连通后，建立了物理连接，不能进行通信。要建立数据通道，需在应用服务器上配置启动器。

（9）为主机添加启动器。只有在ISM上为主机添加了启动器后，VIS6600T上创建的虚拟主机才能与物理上的应用服务器建立一一对应的关系。应用服务器才能访问VIS6600T，进行读写操作。

（10）应用服务器使用存储空间。应用服务器与VIS6600T建立连接后，扫描磁盘，发现新增磁盘。

4 结论

云存储实现了存储设备的高效整合，提升了存储的利用率、系统的高可用性和资源调度的灵活性，提高了应用系统运行效率，为我校媒体建设提供了技术支撑。

（作者单位：汉江师范学院）