說說存儲虛擬化技術(1 )

存儲虛擬化技術其實不是一個新東西，在很早之前就有了存儲虛擬化技術。技術發展到今天，在存儲虛擬化技術之上又誕生了其餘不少新的概念和技術。記得在2006年的時候，咱們實驗室在作一個很是宏大的項目叫VSDS，這個項目就是一個典型的存儲虛擬化項目。

 

在這個項目中，採用了大量的存儲虛擬化技術。首先將磁盤進行虛擬化，經過池化的方式將全部磁盤存儲資源進行管理，而後再將磁盤存儲池中的資源分配給系統中的存儲卷。造成存儲卷資源的動態分配。這個概念在當時是很是前衛的，和LVM卷管理系統有着大相徑庭的存儲資源管理效果。在一個存儲節點中會生成不少存儲卷，多個存儲節點中的存儲卷資源在系統層級別再次造成一個分佈式的存儲池，該分佈式存儲池中的資源再動態分配給用戶可見的邏輯卷。因此，VSDS本質上是一個分佈式的集羣SAN系統，在節點內部的卷級以及節點之間都採用了存儲虛擬化技術。在當年這套系統所採用的技術是很是前沿的，即便在今天也是很是有價值的一套分佈式SAN存儲系統。

 

存儲虛擬化技術是你們常常說起的東西，到底在存儲系統中，該技術會出如今哪些層面，而且會封裝成什麼用戶特性？用戶又從該類技術中如何受益呢？存儲老吳給你們剖析一下，不到之處敬請指出。

 

從整個存儲系統的層次結構上來，以下圖所示，存儲虛擬化技術一般分紅以下三大類：

1. SAN虛擬化技術。這種技術咱們也能夠稱之爲節點間的虛擬化技術。

2. 卷級虛擬化技術。這類技術主要在卷管理層面上使用虛擬化技術。

3. 底層虛擬化技術。主要在RAID數據保護層使用虛擬化技術

咱們首先談談底層虛擬化技術。底層虛擬化技術使用時間並非很長，也就在2012先後，不少存儲廠商開始發佈採用這種技術作成的數據保護系統，用來替代傳統RAID，解決傳統RAID在數據重構過程當中時間過長的問題。採用這種技術的廠商有NetApp的DDP系統、華爲的RAID2.0等。將存儲虛擬化技術引入到RAID系統中，最核心的一個想法是打破傳統RAID數據佈局上整齊劃一的特性，從而能夠破解數據重構過程當中讀寫性能的瓶頸點。

 

底層虛擬化技術在應用的過程當中，解決了RAID所面臨的一些問題，但同時也引入了其餘不少問題，例如，虛擬化過程當中資源分配是存在侷限的，在同一個數據保護域內的數據不能被分配到相同的磁盤上。因爲這個侷限性，就會致使在存儲資源不平衡前提下，即便存在存儲資源都沒法實現分配的狀況。因此，當資源不平衡的時候，須要經過數據遷移的方式實現資源平衡。因此，底層虛擬化技術引入的數據遷移會致使應用性能降低。另外一個比較重要的問題是虛擬化技術致使磁盤抖動，從而當磁盤數量較少狀況下，數據重構性能反而低於傳統RAID的數據重構性能。傳統RAID在數據重構的過程當中，若是沒有應用IO的狀況下，讀寫IO是徹底分離的，所以，全部盤都能運行在最高帶寬模式下。引入底層虛擬化技術以後，在數據重構過程當中，全部盤上都存在讀寫操做，而且讀寫之間地址都是離散的，所以每塊盤都運行在隨機訪問模式下，每塊盤的性能都會變成原來的一半，甚至更低。因此，當磁盤數量不夠多時，這種虛擬化技術所引入的損耗起了主導做用，整體性能低於傳統RAID。下圖引入底層虛擬化技術以後磁盤數據重構性能表現：

從上面的數據咱們能夠看出，當磁盤數量達到必定時，採用底層虛擬化技術以後的數據重構性能會隨着磁盤數量的增長而線性增長（DiskPool曲線）。而採用傳統RAID，其數據重構性能和磁盤的數量是無關的。

 

整體而言，底層存儲虛擬化技術改造了存儲數據的分佈，提高系統數據保護的能力。但同時該技術的應用也是有條件的，不是在任何狀況下均可以使用的。在華爲的存儲系統中，該類技術被稱之爲RAID2.0，在OceanStore9000集羣NAS系統、OceanStore18000系統中獲得了應用。在國外廠商中，和該類技術相似有IBM GPFS中的Declustered RAID，HP 3PAR存儲系統中的VRAID，NetApp盤陣中所採用的DDP技術都具備相似的結構。因爲底層虛擬化技術核心點是資源分配器，因此雖然這些系統都具有相同的結構，都具備資源池化的能力和思想，可是，資源池中的資源分配器算法各家確定是不相同的，而這種資源分配器算法影響了數據在存儲資源中的分佈，影響到數據重構、應用性能和數據可靠性，是整個系統的核心所在。因此，當看到一個產品中提到採用存儲池技術，就認爲是RAID2.0，那是錯誤的想法。底層虛擬化技術在RAID中應用，已經將RAID技術向卷管理、文件系統方向發展了，RAID技術複雜度提高了。存儲池不是該類技術的本質特徵，只是外在表現，重要的是內部的資源分配器算法及策略。

 

（夜已深，今天寫到這裏吧，明天繼續探討存儲虛擬化技術）