A. 如何解決伺服器虛擬化中的存儲問題
但也因為虛擬化的特性，為承載環境中不斷增長的虛擬機，需要擴容存儲以滿足性能與容量的使用需求。IT經理們已經發現，那些因伺服器虛擬化所節省的資金都逐漸投入存儲購買的方案上了。 伺服器虛擬化因虛擬機蔓延、虛擬機中用於備份與災難恢復軟體配置的問題，讓許多組織徹底改變了原有的數據備份與災難恢復策略。EMC、Hitachi Data System、IBM、NetApp和Dell等都致力於伺服器虛擬化存儲問題，提供包括存儲虛擬化、重復數據刪除與自動化精簡配置等解決方案。 伺服器虛擬化存儲問題出現在數據中心虛擬化環境中傳統的物理存儲技術。導致虛擬伺服器蔓延的部分原因，在於虛擬伺服器可能比物理伺服器多消耗約30%左右的磁碟空間。還可能存在虛擬機「I/O 攪拌機」問題：傳統存儲架構無法有效管虛擬機產生的混雜模式隨機I/O。虛擬化環境下的虛擬存儲管理遠比傳統環境復雜——管理虛擬機就意味著管理存儲空間。解決伺服器虛擬化存儲問題 作為一名IT經理，你擁有解決此類伺服器虛擬化存儲問題的幾個選項，我們從一些實用性較低的方案開始介紹。其中一項便是以更慢的速度部署虛擬機。你可以在每台宿主上運行更少的虛擬機，降低「I/O混合器」問題出現的可能性。另外一個方法則是提供額外存儲，但價格不菲。 一個更好的選擇是在采購存儲設備時，選擇更智能的型號並引入諸如存儲虛擬化，重復數據刪除與自動化精簡配置技術。採用這一戰略意味著新技術的應用，建立與新產商的合作關系，例如Vistor、DataCore與FalconStor。將存儲虛擬化作為解決方案 許多分析師與存儲提供商推薦存儲虛擬化，作為伺服器虛擬化存儲問題的解決方案。即使沒有出現問題，存儲虛擬化也可以減少數據中心開支，提高商業靈活性並成為任何私有雲的重要組件之一。 概念上來說，存儲虛擬化類似伺服器虛擬化。將物理存儲系統抽象，隱藏復雜的物理存儲設備。存儲虛擬化將來自於多個網路存儲設備的資源整合為資源池，對外部來說，相當於單個存儲設備，連同虛擬化的磁碟、塊、磁帶系統與文件系統。存儲虛擬化的一個優勢便是該技術可以幫助存儲管理員管理存儲設備，提高執行諸如備份/恢復與歸檔任務的效率。 存儲虛擬化架構維護著一份虛擬磁碟與其他物理存儲的映射表。虛擬存儲軟體層(邏輯抽象層)介於物理存儲系統與運行的虛擬伺服器之間。當虛擬伺服器需要訪問數據時，虛擬存儲抽象層提供虛擬磁碟與物理存儲設備之間的映射，並在主機與物理存儲間傳輸數據。 只要理解了伺服器虛擬化技術，存儲虛擬化的區別僅在於採用怎樣的技術來實現。容易混淆的主要還是在於存儲提供商用於實現存儲虛擬化的不同方式，可能直接通過存儲控制器也可能通過SAN應用程序。同樣的，某些部署存儲虛擬化將命令和數據一起存放(in-band)而其他可能將命令與數據路徑分離(out-of-band)。 存儲虛擬化通過許多技術實現，可以是基於軟體、主機、應用或基於網路的。基於主機的技術提供了一個虛擬化層，並扮演為應用程序提供單獨存儲驅動分區的角色。基於軟體的技術管理著基於存儲網路的硬體設施。基於網路的技術與基於軟體的技術類似，但工作於網路交換層。 存儲虛擬化技術也有一些缺陷。實現基於主機的存儲虛擬化工具實際上就是卷管理器，而且已經流傳了好多年。伺服器上的卷管理器用於配置多個磁碟並將其作為單一資源管理，可以在需要的時候按需分割，但這樣的配置需要在每台伺服器上配置。此解決方式最適合小型系統使用。 基於軟體的技術，每台主機僅需要通過應用軟體查詢是否有存儲單元可用，而軟體將主機需求重定向至存儲單元。因為基於軟體的應用通過同樣的鏈路寫入塊數據與控制信息(metadata)，所以可能存有潛在瓶頸，影響主機數據傳輸的速度。為了降低延遲，應用程序通常需要維護用於讀取與寫入操作的緩存，這也增加了其應用的價格。伺服器虛擬化存儲創新：自動化精簡配置與重復數據刪除 存儲技術的兩個創新，自動化精簡配置與重復數據刪除，同樣是減少伺服器虛擬化環境對存儲容量需求的解決方案。這兩項革新可以與存儲虛擬化結合，以提供牢固可靠的存儲容量控制保障。 自動精簡配置讓存儲「走的更遠」，可減少已分配但沒有使用的容量。其功能在於對數據塊按需分配，而不是對所有容量需求進行預先分配。此方法可以減少幾乎所有空白空間，幫助避免利用率低下的情況出現，通常可以降低10%的磁碟開銷，避免出現分配大量存儲空間給某些獨立伺服器，卻一直沒有使用的情況。 在許多伺服器部署需求中，精簡配置可通過普通存儲資源池提供應用所需的存儲空間。在這樣的條件下，精簡配置可以與存儲虛擬化綜合應用。 重復數據刪除從整體上檢測與刪除位於存儲介質或文件系統中的重復數據。檢測重復數據可在文件、位元組或塊級別進行。重復數據刪除技術通過確定相同的數據段，並通過一份簡單的拷貝替代那些重復數據。例如，文件系統中有一份相同的文檔，在50個文件夾(文件)中，可以通過一份單獨的拷貝與49個鏈接來替代原文件。 重復數據刪除可以應用與伺服器虛擬化環境中以減少存儲需求。每個虛擬伺服器包含在一個文件中，有時文件會變得很大。虛擬伺服器的一個功能便是，系統管理員可以在某些時候停下虛擬機，復制並備份。其可以在之後重啟，恢復上線。這些備份文件存儲於文件伺服器的某處，通常在文件中會有重復數據。沒有重復數據刪除技術支持，很容易使得備份所需的存儲空間急劇增長。改變購買存儲設備的觀念 即使通過存儲虛擬化，重復數據刪除與精簡配置可以緩解存儲數容量增長的速度，組織也可能需要改變其存儲解決方案購買標准。例如，如果你購買的存儲支持重復數據刪除，你可能不再需要配置原先規劃中那麼多的存儲容量。支持自動化精簡配置，存儲容量利用率可以自動提高並接近100%，而不需要管理員費心操作維護。 傳統存儲購買之前，需要評估滿足負載所需的存儲能力基線、三年時間存儲潛在增長率、存儲擴展能力與解決存儲配置文件，還有擬定相關的采購合同。以存儲虛擬化與雲計算的優勢，購買更大容量的傳統存儲將越來越不實際，尤其在預算仍是購買存儲最大的限制的情況下。以下是一些簡單的存儲購買指導： 除非設計中明確說明，不要購買僅能解決單一問題的存儲方案。這樣的做法將導致購買的存儲架構無法與其他系統共享使用。 ·關注那些支持多協議並提供更高靈活性的存儲解決方案。 ·考慮存儲解決方案所能支持的應用/負載范圍。 ·了解能夠解決存儲問題的技術與方案，例如重復數據刪除與自動化精簡配置等。 ·了解可以降低系統管理成本的存儲管理軟體與自動化工具。 許多組織都已經在內部環境中多少實施了伺服器虛擬化，並考慮如何在現有存儲硬體與伺服器上實現私有雲。存儲預算應用於購買合適的硬體或軟體，這點十分重要。不要將僅將注意力集中在低價格上。相反，以業務問題為出發點，提供解決問題最有價值的存儲解決方案才是王道。
B. 存儲虛擬化的存儲技術
存儲系統必須在能力和性能上直線升級,將問題推給硬體系統並不是解決辦法。存儲虛擬化需要全新的軟體方式來平衡擴容體系架構來實現數以千兆的數據傳輸和存儲。
相關的存儲技術主要有以下幾點：
基於主機的存儲虛擬化依賴於代理或管理軟體，它們安裝在一個或多個主機上，實現存儲虛擬化的控制和管理。由於控制軟體是運行在主機上，這就會佔用主機的處理時間。
因此，這種方法的可擴充性較差，實際運行的性能不是很好。基於主機的方法也有可能影響到系統的穩定性和安全性，因為有可能導致不經意間越權訪問到受保護的數據。
這種方法要求在主機上安裝適當的控制軟體，因此一個主機的故障可能影響整個SAN系統中數據的完整性。軟體控制的存儲虛擬化還可能由於不同存儲廠商軟硬體的差異而帶來不必要的互操作性開銷，所以這種方法的靈活性也比較差。
但是，因為不需要任何附加硬體，基於主機的虛擬化方法最容易實現，其設備成本最低。使用這種方法的供應商趨向於成為存儲管理領域的軟體廠商，而且目前已經有成熟的軟體產品。
這些軟體可以提供便於使用的圖形介面，方便地用於SAN的管理和虛擬化，在主機和小型SAN結構中有著良好的負載平衡機制。從這個意義上看，基於主機的存儲虛擬化是一種性價比不錯的方法。
基於存儲設備的存儲虛擬化方法依賴於提供相關功能的存儲模塊。如果沒有第三方的虛擬軟體，基於存儲的虛擬化經常只能提供一種不完全的存儲虛擬化解決方案。對於包含多廠商存儲設備的SAN存儲系統，這種方法的運行效果並不是很好。
依賴於存儲供應商的功能模塊將會在系統中排斥JBODS(Just a Bunch of Disks，簡單的硬碟組)和簡單存儲設備的使用，因為這些設備並沒有提供存儲虛擬化的功能。當然，利用這種方法意味著最終將鎖定某一家單獨的存儲供應商。
基於存儲的虛擬化方法也有一些優勢:在存儲系統中這種方法較容易實現，容易和某個特定存儲供應商的設備相協調，所以更容易管理，同時它對用戶或管理人員都是透明的。但是，我們必須注意到，因為缺乏足夠的軟體進行支持，這就使得解決方案更難以客戶化(customzing)和監控。
一般而言，存儲虛擬化的實現方式的另外一種分類方法是將其分為三種：交換架構虛擬化，磁碟陣列虛擬化，以及整合到應用設備內的虛擬化。對於三種不同的虛擬化方式，存儲供應商都有各自的獨門兵器。飛康的IPStor/NSS 存儲虛擬化產品在2001年就已經出現在市場上 ，截止2014年已經正式發布了其第七代存儲虛擬化產品，技術成熟度和廣泛的應用范圍都具備良好的可參考性。飛康 NSS 在接管底層存儲子系統的磁碟卷時，可以採用兩種方式來實現接入：一種是將底層磁碟卷直接虛擬化為Virtual Disk（虛擬磁碟）以供NSS管理和分配；另一種可將磁碟卷轉換為SED(Service-Enabled Devices)磁碟設備以供NSS管理和分配。當轉換為SED設備時，磁碟卷原有數據不會被修改，可以快速通過NSS分配給主機系統，整個接入過程非常簡單，不需要數據遷移，停機時間很少，當然也可以實現快速回退，磁碟重新分配給原主機系統，可以被正確識別和使用IBM自兩年前推出SVC(SAN卷控制器)（IBM SAN Volume Controller 對於存儲虛擬化，IBM SAN Volume Controller（SVC）能夠將多個磁碟系統的容量整合為一個單一的「容量池」。SVC 可幫助節省空間和能源，並能通過合並來簡化存儲資產的管理，這將極大地提高現有存儲器的利用率，並減少額外的存儲需求。）產品後，在這一領域獨占鰲頭。去年，HDS(日立數據系統有限公司)緊隨其後發布了TagmaStore通用存儲平台(USP)，這是基於磁碟陣列的解決方案。近幾個月，EMC公司新發布的Invista網路存儲虛擬解決方案則是基於存儲交換的解決方案。
C. 虛擬存儲系統的虛擬存儲的分類
目前虛擬存儲的發展尚無統一標准，從虛擬化存儲的拓撲結構來講主要有兩種方式：即對稱式與非對稱式。對稱式虛擬存儲技術是指虛擬存儲控制設備與存儲軟體系統、交換設備集成為一個整體，內嵌在網路數據傳輸路徑中；非對稱式虛擬存儲技術是指虛擬存儲控制設備獨立於數據傳輸路徑之外。從虛擬化存儲的實現原理來講也有兩種方式；即數據塊虛擬與虛擬文件系統。具體如下： 圖1對稱式虛擬存儲解決方案的示意圖
在圖1所示的對稱式虛擬存儲結構圖中，存儲控制設備 High Speed Traffic Directors（HSTD）與存儲池子系統Storage Pool集成在一起，組成SAN Appliance。可以看到在該方案中存儲控制設備HSTD在主機與存儲池數據交換的過程中起到核心作用。該方案的虛擬存儲過程是這樣的：由HSTD內嵌的存儲管理系統將存儲池中的物理硬碟虛擬為邏輯存儲單元（LUN），並進行埠映射（指定某一個LUN能被哪些埠所見），主機端將各可見的存儲單元映射為操作系統可識別的盤符。當主機向SAN Appliance寫入數據時，用戶只需要將數據寫入位置指定為自己映射的盤符（LUN），數據經過HSTD的高速並行埠，先寫入高速緩存，HSTD中的存儲管理系統自動完成目標位置由LUN到物理硬碟的轉換，在此過程中用戶見到的只是虛擬邏輯單元，而不關心每個LUN的具體物理組織結構。該方案具有以下主要特點：
（1）採用大容量高速緩存，顯著提高數據傳輸速度。
緩存是存儲系統中廣泛採用的位於主機與存儲設備之間的I/O路徑上的中間介質。當主機從存儲設備中讀取數據時，會把與當前數據存儲位置相連的數據讀到緩存中，並把多次調用的數據保留在緩存中；當主機讀數據時，在很大幾率上能夠從緩存中找到所需要的數據。直接從緩存上讀出。而從緩存讀取數據時的速度只受到電信號傳播速度的影響（等於光速），因此大大高於從硬碟讀數據時碟片機械轉動的速度。當主機向存儲設備寫入數據時，先把數據寫入緩存中，待主機端寫入動作停止，再從緩存中將數據寫入硬碟，同樣高於直接寫入硬碟的速度
（2）多埠並行技術，消除了I/O瓶頸。
傳統的FC存儲設備中控制埠與邏輯盤之間是固定關系，訪問一塊硬碟只能通過控制它的控制器埠。在對稱式虛擬存儲設備中，SAN Appliance的存儲埠與LUN的關系是虛擬的，也就是說多台主機可以通過多個存儲埠（最多8個）並發訪問同一個LUN；在光纖通道100MB/帶寬的大前提下，並行工作的埠數量越多，數據帶寬就越高。
（3）邏輯存儲單元提供了高速的磁碟訪問速度。
在視頻應用環境中，應用程序讀寫數據時以固定大小的數據塊為單位（從512byte到1MB之間）。而存儲系統為了保證應用程序的帶寬需求，往往設計為傳輸512byte以上的數據塊大小時才能達到其最佳I/O性能。在傳統SAN結構中，當容量需求增大時，唯一的解決辦法是多塊磁碟（物理或邏輯的）綁定為帶區集，實現大容量LUN。在對稱式虛擬存儲系統中，為主機提供真正的超大容量、高性能LUN，而不是用帶區集方式實現的性能較差的邏輯卷。與帶區集相比，Power LUN具有很多優勢，如大塊的I/O block會真正被存儲系統所接受，有效提高數據傳輸速度；並且由於沒有帶區集的處理過程，主機CPU可以解除很大負擔，提高了主機的性能。
（4）成對的HSTD系統的容錯性能。
在對稱式虛擬存儲系統中，HSTD是數據I/O的必經之地，存儲池是數據存放地。由於存儲池中的數據具有容錯機制保障安全，因此用戶自然會想到HSTD是否有容錯保護。象許多大型存儲系統一樣，在成熟的對稱式虛擬存儲系統中，HSTD是成對配製的，每對HSTD之間是通過SAN Appliance內嵌的網路管理服務實現緩存數據一致和相互通信的。
（5）在SAN Appliance之上可方便的連接交換設備，實現超大規模Fabric結構的SAN。
因為系統保持了標準的SAN結構，為系統的擴展和互連提供了技術保障，所以在SAN Appliance之上可方便的連接交換設備，實現超大規模Fabric結構的SAN。 在非對稱式虛擬存儲系統結構圖中，網路中的每一台主機和虛擬存儲管理設備均連接到磁碟陣列，其中主機的數據路徑通過FC交換設備到達磁碟陣列；虛擬存儲設備對網路上連接的磁碟陣列進行虛擬化操作，將各存儲陣列中的LUN虛擬為邏輯帶區集（Strip）,並對網路上的每一台主機指定對每一個Strip的訪問許可權（可寫、可讀、禁止訪問）。當主機要訪問某個Strip時，首先要訪問虛擬存儲設備，讀取Strip信息和訪問許可權，然後再通過交換設備訪問實際的Strip中的數據。在此過程中，主機只會識別到邏輯的Strip，而不會直接識別到物理硬碟。這種方案具有如下特點：
（1）將不同物理硬碟陣列中的容量進行邏輯組合，實現虛擬的帶區集，將多個陣列控制器埠綁定，在一定程度上提高了系統的可用帶寬。
（2）在交換機埠數量足夠的情況下，可在一個網路內安裝兩台虛擬存儲設備，實現Strip信息和訪問許可權的冗餘。
但是該方案存在如下一些不足：
（1）該方案本質上是帶區集——磁碟陣列結構，一旦帶區集中的某個磁碟陣列控制器損壞，或者這個陣列到交換機路徑上的銅纜、GBIC損壞，都會導致一個虛擬的LUN離線，而帶區集本身是沒有容錯能力的，一個LUN的損壞就意味著整個Strip裡面數據的丟失。
（2）由於該方案的帶寬提高是通過陣列埠綁定來實現的，而普通光纖通道陣列控制器的有效帶寬僅在40MB/S左右，因此要達到幾百兆的帶寬就意味著要調用十幾台陣列，這樣就會佔用幾十個交換機埠，在只有一兩台交換機的中小型網路中，這是不可實現的。
（3）由於各種品牌、型號的磁碟陣列其性能不完全相同，如果出於虛擬化的目的將不同品牌、型號的陣列進行綁定，會帶來一個問題：即數據寫入或讀出時各並發數據流的速度不同，這就意味著原來的數據包順序在傳輸完畢後被打亂，系統需要佔用時間和資源去重新進行數據包排序整理，這會嚴重影響系統性能。 以上從拓撲結構角度分析了對稱式與非對稱式虛擬存儲方案的異同，實際從虛擬化存儲的實現原理來講也有兩種方式；即數據塊虛擬與虛擬文件系統。
數據塊虛擬存儲方案著重解決數據傳輸過程中的沖突和延時問題。在多交換機組成的大型Fabric結構的SAN中，由於多台主機通過多個交換機埠訪問存儲設備，延時和數據塊沖突問題非常嚴重。數據塊虛擬存儲方案利用虛擬的多埠並行技術，為多台客戶機提供了極高的帶寬，最大限度上減少了延時與沖突的發生，在實際應用中，數據塊虛擬存儲方案以對稱式拓撲結構為表現形式。
虛擬文件系統存儲方案著重解決大規模網路中文件共享的安全機制問題。通過對不同的站點指定不同的訪問許可權，保證網路文件的安全。在實際應用中，虛擬文件系統存儲方案以非對稱式拓撲結構為表現形式。
D. 如何解決伺服器虛擬化中遇到的存儲問題
但也因為虛擬化的特性，為承載環境中不斷增長的虛擬機，需要擴容存儲以滿足性能與容量的使用需求。IT經理們已經發現，那些因伺服器虛擬化所節省的資金都逐漸投入存儲購買的方案上了。 伺服器虛擬化因虛擬機蔓延、虛擬機中用於備份與災難恢復軟體配置的問題，讓許多組織徹底改變了原有的數據備份與災難恢復策略。一些廠商致力於伺服器虛擬化存儲問題，提供包括存儲虛擬化、重復數據刪除與自動化精簡配置等解決方案。 伺服器虛擬化存儲問題出現在數據中心虛擬化環境中傳統的物理存儲技術。導致虛擬伺服器蔓延的部分原因，在於虛擬伺服器可能比物理伺服器多消耗約30%左右的磁碟空間。還可能存在虛擬機「I/O 攪拌機」問題：傳統存儲架構無法有效管虛擬機產生的混雜模式隨機I/O。虛擬化環境下的虛擬存儲管理遠比傳統環境復雜——管理虛擬機就意味著管理存儲空間。 解決伺服器虛擬化存儲問題 作為一名IT經理，你擁有解決此類伺服器虛擬化存儲問題的幾個選項，我們從一些實用性較低的方案開始介紹。其中一項便是以更慢的速度部署虛擬機。你可以在每台宿主上運行更少的虛擬機，降低「I/O混合器」問題出現的可能性。另外一個方法則是提供額外存儲，但價格不菲。 一個更好的選擇是在采購存儲設備時，選擇更智能的型號並引入諸如存儲虛擬化，重復數據刪除與自動化精簡配置技術。採用這一戰略意味著新技術的應用，建立與新產商的合作關系。 將存儲虛擬化作為解決方案 許多分析師與存儲提供商推薦存儲虛擬化，作為伺服器虛擬化存儲問題的解決方案。即使沒有出現問題，存儲虛擬化也可以減少數據中心開支，提高商業靈活性並成為任何私有雲的重要組件之一。 概念上來說，存儲虛擬化類似伺服器虛擬化。將物理存儲系統抽象，隱藏復雜的物理存儲設備。存儲虛擬化將來自於多個網路存儲設備的資源整合為資源池，對外部來說，相當於單個存儲設備，連同虛擬化的磁碟、塊、磁帶系統與文件系統。存儲虛擬化的一個優勢便是該技術可以幫助存儲管理員管理存儲設備，提高執行諸如備份/恢復與歸檔任務的效率。 存儲虛擬化架構維護著一份虛擬磁碟與其他物理存儲的映射表。虛擬存儲軟體層(邏輯抽象層)介於物理存儲系統與運行的虛擬伺服器之間。當虛擬伺服器需要訪問數據時，虛擬存儲抽象層提供虛擬磁碟與物理存儲設備之間的映射，並在主機與物理存儲間傳輸數據。 只要理解了伺服器虛擬化技術，存儲虛擬化的區別僅在於採用怎樣的技術來實現。容易混淆的主要還是在於存儲提供商用於實現存儲虛擬化的不同方式，可能直接通過存儲控制器也可能通過SAN應用程序。
E. 虛擬存儲技術的虛擬存儲的分類
目前虛擬存儲的發展尚無統一標准，從虛擬化存儲的拓撲結構來講主要有兩種方式：即對稱式與非對稱式。對稱式虛擬存儲技術是指虛擬存儲控制設備與存儲軟體系統、交換設備集成為一個整體，內嵌在網路數據傳輸路徑中；非對稱式虛擬存儲技術是指虛擬存儲控制設備獨立於數據傳輸路徑之外。從虛擬化存儲的實現原理來講也有兩種方式；即數據塊虛擬與虛擬文件系統。具體如下： 圖1對稱式虛擬存儲解決方案的示意圖
在圖1所示的對稱式虛擬存儲結構圖中，存儲控制設備 High Speed Traffic Directors（HSTD）與存儲池子系統Storage Pool集成在一起，組成SAN Appliance。可以看到在該方案中存儲控制設備HSTD在主機與存儲池數據交換的過程中起到核心作用。該方案的虛擬存儲過程是這樣的：由HSTD內嵌的存儲管理系統將存儲池中的物理硬碟虛擬為邏輯存儲單元（LUN），並進行埠映射（指定某一個LUN能被哪些埠所見），主機端將各可見的存儲單元映射為操作系統可識別的盤符。當主機向SAN Appliance寫入數據時，用戶只需要將數據寫入位置指定為自己映射的盤符（LUN），數據經過HSTD的高速並行埠，先寫入高速緩存，HSTD中的存儲管理系統自動完成目標位置由LUN到物理硬碟的轉換，在此過程中用戶見到的只是虛擬邏輯單元，而不關心每個LUN的具體物理組織結構。該方案具有以下主要特點：
（1）採用大容量高速緩存，顯著提高數據傳輸速度。
緩存是存儲系統中廣泛採用的位於主機與存儲設備之間的I/O路徑上的中間介質。當主機從存儲設備中讀取數據時，會把與當前數據存儲位置相連的數據讀到緩存中，並把多次調用的數據保留在緩存中；當主機讀數據時，在很大幾率上能夠從緩存中找到所需要的數據。直接從緩存上讀出。而從緩存讀取數據時的速度只受到電信號傳播速度的影響（等於光速），因此大大高於從硬碟讀數據時碟片機械轉動的速度。當主機向存儲設備寫入數據時，先把數據寫入緩存中，待主機端寫入動作停止，再從緩存中將數據寫入硬碟，同樣高於直接寫入硬碟的速度
（2）多埠並行技術，消除了I/O瓶頸。
傳統的FC存儲設備中控制埠與邏輯盤之間是固定關系，訪問一塊硬碟只能通過控制它的控制器埠。在對稱式虛擬存儲設備中，SAN Appliance的存儲埠與LUN的關系是虛擬的，也就是說多台主機可以通過多個存儲埠（最多8個）並發訪問同一個LUN；在光纖通道100MB/帶寬的大前提下，並行工作的埠數量越多，數據帶寬就越高。
（3）邏輯存儲單元提供了高速的磁碟訪問速度。
在視頻應用環境中，應用程序讀寫數據時以固定大小的數據塊為單位（從512byte到1MB之間）。而存儲系統為了保證應用程序的帶寬需求，往往設計為傳輸512byte以上的數據塊大小時才能達到其最佳I/O性能。在傳統SAN結構中，當容量需求增大時，唯一的解決辦法是多塊磁碟（物理或邏輯的）綁定為帶區集，實現大容量LUN。在對稱式虛擬存儲系統中，為主機提供真正的超大容量、高性能LUN，而不是用帶區集方式實現的性能較差的邏輯卷。與帶區集相比，Power LUN具有很多優勢，如大塊的I/O block會真正被存儲系統所接受，有效提高數據傳輸速度；並且由於沒有帶區集的處理過程，主機CPU可以解除很大負擔，提高了主機的性能。
（4）成對的HSTD系統的容錯性能。
在對稱式虛擬存儲系統中，HSTD是數據I/O的必經之地，存儲池是數據存放地。由於存儲池中的數據具有容錯機制保障安全，因此用戶自然會想到HSTD是否有容錯保護。象許多大型存儲系統一樣，在成熟的對稱式虛擬存儲系統中，HSTD是成對配製的，每對HSTD之間是通過SAN Appliance內嵌的網路管理服務實現緩存數據一致和相互通信的。
（5）在SAN Appliance之上可方便的連接交換設備，實現超大規模Fabric結構的SAN。
因為系統保持了標準的SAN結構，為系統的擴展和互連提供了技術保障，所以在SAN Appliance之上可方便的連接交換設備，實現超大規模Fabric結構的SAN。 圖2非對稱式虛擬存儲系統示意圖
在圖2所示的非對稱式虛擬存儲系統結構圖中，網路中的每一台主機和虛擬存儲管理設備均連接到磁碟陣列，其中主機的數據路徑通過FC交換設備到達磁碟陣列；虛擬存儲設備對網路上連接的磁碟陣列進行虛擬化操作，將各存儲陣列中的LUN虛擬為邏輯帶區集（Strip）,並對網路上的每一台主機指定對每一個Strip的訪問許可權（可寫、可讀、禁止訪問）。當主機要訪問某個Strip時，首先要訪問虛擬存儲設備，讀取Strip信息和訪問許可權，然後再通過交換設備訪問實際的Strip中的數據。在此過程中，主機只會識別到邏輯的Strip，而不會直接識別到物理硬碟。這種方案具有如下特點：
（1）將不同物理硬碟陣列中的容量進行邏輯組合，實現虛擬的帶區集，將多個陣列控制器埠綁定，在一定程度上提高了系統的可用帶寬。
（2）在交換機埠數量足夠的情況下，可在一個網路內安裝兩台虛擬存儲設備，實現Strip信息和訪問許可權的冗餘。
但是該方案存在如下一些不足：
（1）該方案本質上是帶區集——磁碟陣列結構，一旦帶區集中的某個磁碟陣列控制器損壞，或者這個陣列到交換機路徑上的銅纜、GBIC損壞，都會導致一個虛擬的LUN離線，而帶區集本身是沒有容錯能力的，一個LUN的損壞就意味著整個Strip裡面數據的丟失。
（2）由於該方案的帶寬提高是通過陣列埠綁定來實現的，而普通光纖通道陣列控制器的有效帶寬僅在40MB/S左右，因此要達到幾百兆的帶寬就意味著要調用十幾台陣列，這樣就會佔用幾十個交換機埠，在只有一兩台交換機的中小型網路中，這是不可實現的。
（3）由於各種品牌、型號的磁碟陣列其性能不完全相同，如果出於虛擬化的目的將不同品牌、型號的陣列進行綁定，會帶來一個問題：即數據寫入或讀出時各並發數據流的速度不同，這就意味著原來的數據包順序在傳輸完畢後被打亂，系統需要佔用時間和資源去重新進行數據包排序整理，這會嚴重影響系統性能。
3．數據塊虛擬與虛擬文件系統
以上從拓撲結構角度分析了對稱式與非對稱式虛擬存儲方案的異同，實際從虛擬化存儲的實現原理來講也有兩種方式；即數據塊虛擬與虛擬文件系統。
數據塊虛擬存儲方案著重解決數據傳輸過程中的沖突和延時問題。在多交換機組成的大型Fabric結構的SAN中，由於多台主機通過多個交換機埠訪問存儲設備，延時和數據塊沖突問題非常嚴重。數據塊虛擬存儲方案利用虛擬的多埠並行技術，為多台客戶機提供了極高的帶寬，最大限度上減少了延時與沖突的發生，在實際應用中，數據塊虛擬存儲方案以對稱式拓撲結構為表現形式。
虛擬文件系統存儲方案著重解決大規模網路中文件共享的安全機制問題。通過對不同的站點指定不同的訪問許可權，保證網路文件的安全。在實際應用中，虛擬文件系統存儲方案以非對稱式拓撲結構為表現形式。
F. 什麼是虛擬基礎架構
利用虛擬基礎架構，可以在整個基礎架構范圍內共享多台計算機的物理資源。利用虛擬機可以在多台虛擬機之間共享單台物理機的資源以實現最高效率。資源在多個虛擬機和應用程序之間進行共享。業務需要是將基礎架構的物理資源動態映射到應用程序的 驅動力，即便在這些需要發生變化時也是如此。可將 x86 伺服器與網路和存儲器聚合成一個統一的 IT 資源池，供應用程序根據需要隨時使用。這種資源優化方式有助於組織實現更高的靈活性，使資金成本和運營成本得以降低。 虛擬基礎架構包括以下組件：裸機管理程序 ，可使每台 x86 計算機實現全面虛擬化。 虛擬基礎架構服務（如資源管理和整合備份），可在虛擬機之間使可用資源達到最優配置 自動化解決方案，用於通過提供特殊功能來優化特定 IT 流程，如部署或災難恢復。 將您的軟體環境與其底層硬體基礎架構分離，以便您可以將多個伺服器、存儲基礎架構和網路聚合成共享資源池。然後，根據需 要安全可靠地向應用程序動態提供這些資源。藉助這種具有開創意義的方法，我們的客戶可以使用價格低廉的行業標准伺服器以構造塊的形式構建自我優化的數據中 心，並實現高水平的利用率、可用性、自動化和靈活性。 虛擬基礎架構的優點 通過領先的 VMware 虛擬化平台構建虛擬基礎架構，可在 IT 生產環境中享受 虛擬化帶來的好處 。VMware Infrastructure 3 可以將分散的硬體資源統一起來以創建共享動態平台，同時實現應用程序的內置可用性、安全性和可擴展性。它支持多種操作系統和 應用程序環境 ，以及網路和存儲基礎架構。我們設計的解決方案可獨立於硬體和操作系統運行，因此您有廣泛的平台選擇空間。我們的解決方案提供了關鍵集成點，使硬體和基礎架構管理供應商及合作夥伴能夠提供可統一應用於所有應用程序和操作系統環境、具備獨特價值的產品。 更充分地利用現有硬體 我們的客戶紛紛反映，他們採用我們的虛擬基礎架構解決方案後成效顯著，其中包括： x86 伺服器的利用率提高到 60-80%（在非虛擬化的 PC 中為 5-15%） 每項虛擬化的工作負載每年節省的成本達 3,000 美元以上 新應用程序的部署工作只需幾分鍾（而不是數天或數個星期）即可完成 從計劃外停機中恢復的時間縮短了 85%通過閱讀VMware Infrastructure 3 採用趨勢
G. 如何設計虛擬機存儲架構以規避虛擬存儲瓶頸
通過深入了解虛擬機的存儲需求，存儲管理員可以控制虛擬環境的規模，跟上需求變化的步伐。盡管虛擬環境中存在一些獨特的需求，但大部分的需求還是可以參照物理機中同類的存儲最佳實踐予以解決。用戶在設計虛擬機的存儲架構時，最重要的是對性能指標進行衡量，還要認真考慮虛擬機對存儲空間的需求。在虛擬化環境中，存儲管理員通常只關注CPU和內存的限制，存儲性能往往是容易被忽略的一個問題。從某些方面來說，虛擬機的管理與物理機的管理差不多，每台虛擬機同樣也運行自己的操作系統、應用程序和服務。但是，在設計存儲架構時，用戶必須要考慮其他一些因素。在深入了解虛擬機的獨特需求後，存儲管理員才能構建一個穩定的可擴展的數據中心架構，以便保持虛擬機的正常運行。分析磁碟的性能需求對於大多數應用來說，存儲架構的設計首先要考慮的就是平均每秒的I/O操作（IOPS）指標。IOPS指的是每秒磁碟讀寫操作的次數。但是，這個統計指標並不能體現出存儲需求的全部特性，還需要考慮其他的存儲性能需求，如磁碟I/O活動的類型等。在網路磁碟陣列中，那些虛擬磁碟必須支持虛擬機操作系統。而在一般情況下，其I/O需求常常是頻繁的隨機讀寫。內存頁面調度也會給那些內存有限的宿主機帶來很大的I/O壓力。此外，用戶還要考慮負載的情況，比如在設計存儲架構時，往往要考慮讀操作與寫操作的比例。這個信息對於進行RAID配置非常有用。將上述這些指標乘以單一存儲設備上的虛擬機數量後，用戶面對的將是嚴重的I/O阻塞問題。為解決這個問題，用戶必須優化現有的存儲解決方案，以支持小規模、非連續的I/O操作。更為重要的是，用戶要根據虛擬機對磁碟利用的級別和類型，合理地分布它們。基於網路的存儲方法很多IT架構中混合使用了NAS、SAN和iSCSI存儲，以支持所有的物理伺服器。這些存儲方式同樣可以用於管理虛擬機。大多數的虛擬化平台也都支持上述這些網路存儲技術。例如，在物理主伺服器上掛接了基於SAN或iSCSI的存儲卷，可以用來存儲虛擬機配置文件、虛擬磁碟和相關數據。存儲設備一般只是和宿主機連接，而不是客戶端虛擬機。存儲管理員需要持續跟蹤並掌握每台虛擬機駐留在哪些物理卷上，以便進行後續的備份和管理。除了在宿主機級別上進行存儲外，客戶機操作系統也可以利用基於NAS和iSCSI的存儲設備。通過這種方法，虛擬機可以直接與網路存儲連接。然而，該方法也有一些缺點，比如客戶機操作系統對延遲非常敏感，即使非常微小的延遲都可能導致客戶機操作系統的崩潰或文件系統的癱瘓。存儲功能的平衡虛擬化技術允許企業將多個關鍵任務負載放在同一組伺服器中。企業通過使用存儲功能來提高系統的可靠性、可用性和性能。應用基於RAID的跨磁碟條帶技術，可以顯著提高性能。磁碟陣列中存儲塊的大小應該與最常見的I/O操作規模相匹配。不過，磁碟用得越多，意味著系統失敗的幾率越大。因此，應該同時採用多個具有奇偶校驗位的磁碟和熱備磁碟。在存儲連接中，容錯功能可通過應用多路徑技術來實現。對NAS和iSCSI存儲解決方案來說，存儲管理員應該考慮採用多個物理網路進行連接，並且使用網路適配器組的負載平衡特性。對宿主機來說，與磁碟陣列之間採用專用網路進行連接是一個好辦法。如果宿主機經常要與低效應用分享連接，虛擬機上的負載問題可能會很嚴重，而且會增加延遲。備份的規劃存儲管理員可能需要對很多虛擬機進行備份。用戶有必要開發一個處理獨占式的虛擬磁碟文件，主要有兩種方式。第一種方式是在客戶機中進行備份。通常情況下，用戶需要在虛擬機中安裝備份代理，定義備份源和備份目標，然後再進行處理工作。這種方式的好處是，僅有重要數據被備份下來，從而減少了所需的存儲空間。但是，此種備份方案必須支持所有的不同版本的客戶機操作系統。更麻煩的是，如果系統出現問題，在進行恢復處理時可能涉及許多步驟，包括重新安裝和配置客戶機操作系統等。第二種方式是在宿主機中進行備份。通常情況下，備份中包括虛擬機配置文件和虛擬磁碟。用戶可以輕松地將這些文件復制到另一個地方，比如先關閉或暫停虛擬機，復制必需的文件，然後再重新啟動虛擬機。許多解決方案都支持虛擬機的熱插拔備份，目的是消除服務中斷。即使不採用熱插拔備份，恢復一個失敗的或遺失的虛擬機也非常容易，比如把必要的文件簡單地恢復到同一個或其他的宿主機上，就可以繼續工作了。在宿主機中進行備份的最大缺點是需要龐大的存儲空間。用戶不僅要分配大量的存儲空間給客戶機操作系統，還要給需要備份的應用和數據分配大量的存儲空間。
H. 存儲虛擬化的SAN系統組成
SAN是計算機工作者們為了優化DAS而提出的另一種設計思想，它並沒有試圖在功能上將應用服務和存儲服務完全解耦，而是希望伺服器與存儲設備之間通過專用光纖網路實現高速互連。如圖1所示，一個SAN系統通常包括伺服器連接器件、存儲網路連接器件、存儲設備和管理軟體四部分組成，其中存儲網路連接器件又可以細分為光纖通道集線器、光纖通道交換機和存儲路由器等設備。
圖1 SAN系統組成
從設計角度來看，只要購買一個NAS伺服器通過標准網路協議加入網路，就可以享受文件級的存儲服務了；但是如果打算採用SAN設計存儲網路的話，不僅需要購買伺服器連接器件、存儲網路連接器件、存儲設備和管理軟體，還需要事先規劃設計好存儲網路的拓撲結構。從使用上來看，SAN採用專用的光纖網路實現數據存取，能夠獲得高性能；而NAS伺服器與應用伺服器共用一套網路，性能比拼上明顯無法佔據上風。
可以看出，NAS和SAN各有所長，各有所短，實際使用中應該根據實際情況選擇合適自己的技術。近些年來，隨著主流NAS廠商開始向其NAS設備增加類似SAN的光纖通道和iSCSI功能，NAS和SAN之間的界限已經越來越模糊，也許不久的將來兩者將會迎來越來越多的重疊。
那麼到底是哪種技術，哪家廠商的方案是最佳的呢?哪種方案會成為存儲虛擬化大賽中的最終勝者呢?現在更多的專家認為，這場競賽沒有最後的贏家，越來越多人認為這三種技術應當結合使用。
如果我們把廠商和各自的虛擬化技術對號入座，那麼三個虛擬化陣營都各自有一些代表廠商。虛擬化應用陣營的代表有SVC、StorAge、NetworkAppliance設備以及NSS SED (Service-Enabled Devices)飛康。而在磁碟陣列和光纖通道陣營里，HDS、Sun、hp以及Acopia提供了多樣化的體系結構。交換機陣營則包括Invista、McData、Brocade、QLogic以及Cisco公司。
在虛擬化應用陣營中比較有代表性的廠商是飛康，飛康 NSS 是一款靈活的存儲虛擬化解決方案，能夠對整個企業內的存儲資源進行高效、經濟的供給和集中管理。飛康 NSS有助於最大化存儲利用率，降低總存儲成本和提高員工生產力。企業可以繼續利用現有的存儲投資，從而降低購置總成本 (TCO)。飛康 NSS 使 IT 管理員能夠根據業務應用程序服務級別協議 (SLA) 定義適當的業務持續性策略，從而實現更加面向服務的應用程序方法和數據可用性。
對於另外兩個陣營來說，由於McData，Brocade，Cisco等其他一些公司已經針對基於光纖通道虛擬化進行了一系列公司收購與合作，似乎不同類別方案之間的分界線已經變得模糊起來。其他兩個陣營中的廠商中有些也正在慢慢跨越自身的領域，即使目前來說並沒有真正完全的橫跨界限。
由於虛擬化性能、應用程序靈活性以及虛擬化引擎等諸多方面的問題，早期的存儲交換虛擬化和磁碟陣列虛擬化兩個陣營的提倡者廣受業界的質疑。最初執行虛擬存儲的廠商依賴那些基於現有組件的分布式解決方案或是基於埠的處理引擎來提供所需功能，應用設備虛擬化方案被認為是最易於配置的，但其往往有應用限制。因此一些廠商更傾向於存儲交換虛擬化，認為智能SAN虛擬化處理組件是下一代虛擬存儲的典範。
同樣，HDS針對應用虛擬化方案和網路交換虛擬化方案也作出了類似的批評。HDS認為他們的通用存儲平台(USP)是把虛擬化部署在存儲網路邊緣的存儲控制器，而不是部署在主機或是網路核心的交換機或應用設備，他們認為從性能和安全因素上說這是最佳位置。
而應用設備虛擬化的堅定支持者NetApp則認為通過應用設備在存儲網路上實現虛擬化是最好方案。NetApp公司發言人解釋：在選擇磁碟陣列方案後，存儲網路能給客戶提供最大的靈活性，不至於像TagmaStore通用存儲平台那樣把客戶鎖定在磁碟陣列的解決方案，既不需要那麼復雜，也不需要基於主機的虛擬化解決方案中客戶代碼帶來的成本。在存儲網路之內，應用設備可以靈活放置。
一個好的虛擬解決方案不要求對磁碟或存儲網路基礎架構進行任何改變。因此，需要和您的供應商進行討論來決定進行哪些改變才能夠測試和運行它們的虛擬解決方案。但是需要警惕的是一些解決方案要求企業購買新一代SAN交換機或新一代存儲控制器，而這樣做的目的僅僅是為了實現存儲虛擬。
I. 什麼事虛擬存儲器.其實現方式有哪些
指將多個不同類型、獨立存在的物理存儲體，通過軟、硬體技術，集成轉化為一個邏輯上的虛擬的存儲單元，集中管理供用戶統一使用。這個虛擬邏輯存儲單元的存儲容量是它所集中管理的各物理存儲體的存儲量的總和，而它具有的訪問帶寬則在一定程度上接近各個物理存儲體的訪問帶寬之和。
從虛擬化存儲的拓撲結構來講主要有兩種方式：即對稱式與非對稱式。對稱式虛擬存儲技術指虛擬存儲控制設備與存儲軟體系統、交換設備集成為一個整體，內嵌在網路數據傳輸路徑中；非對稱式虛擬存儲技術指虛擬存儲控制設備獨立於數據傳輸路徑之外。從虛擬化存儲的實現原理來講也有兩種方式；即數據塊虛擬與虛擬文件系統。
(9)虛擬塊存儲管理組件架構擴展閱讀
虛擬存儲器地址變換基本上有3種形虛擬存儲器工作過程式：全聯想變換、直接變換和組聯想變換。任何邏輯空間頁面能夠變換到物理空間任何頁面位置的方式稱為全聯想變換。每個邏輯空間頁面只能變換到物理空間一個特定頁面的方式稱為直接變換。
組聯想變換是指各組之間是直接變換，而組內各頁間則是全聯想變換。替換規則用來確定替換主存中哪一部分，以便騰空部分主存，存放來自輔存要調入的那部分內容。常見的替換演算法有4種。
1、隨機演算法：用軟體或硬體隨機數產生器確定替換的頁面。
2、先進先出：先調入主存的頁面先替換。
3、近期最少使用演算法（LRU，Least Recently Used）：替換最長時間不用的頁面。
4、最優演算法：替換最長時間以後才使用的頁面。這是理想化的演算法，只能作為衡量其他各種演算法優劣的標准。