1. Introdução à virtualização de armazenamento
1. O que é virtualização de armazenamento
A virtualização de armazenamento consiste em reunir várias mídias de armazenamento (como discos rígidos e RAID) por meio de determinadas tecnologias para formar um pool de armazenamento e realizar gerenciamento unificado. Da perspectiva do host ou da estação de trabalho, o que você vê não são vários discos rígidos, mas partições ou volumes, como um disco rígido de grande capacidade. Esse tipo de sistema de armazenamento que pode gerenciar vários dispositivos de armazenamento de forma unificada e fornecer aos usuários grande capacidade e alto desempenho de transmissão de dados é chamado de armazenamento virtual . Em geral, a virtualização de armazenamento é uma tecnologia que virtualiza um dispositivo de armazenamento em vários dispositivos de armazenamento ou virtualiza vários dispositivos de armazenamento em um único dispositivo de armazenamento.
2. O papel da virtualização de armazenamento
(1) Melhorar a eficiência de utilização dos recursos de hardware (utilizar recursos não utilizados anteriormente).
(2) Simplifique a complexidade do gerenciamento do sistema.
(3) Aumente consideravelmente a confiabilidade da plataforma de armazenamento em nuvem para obter uma operação comercial ininterrupta.
(4) Para administradores ou provedores de serviços, a virtualização de armazenamento pode facilmente ajustar os recursos de armazenamento e melhorar a utilização dos recursos de armazenamento.
(5) Para os usuários, os dispositivos de armazenamento centralizados podem oferecer melhor desempenho e conveniência.
3. Conceito de modelo de armazenamento de computação em nuvem
(1) Recursos de armazenamento: indica dispositivos de armazenamento físico reais, como DAS de armazenamento de conexão direta, NAS de armazenamento conectado à rede, rede de área de armazenamento SAN, etc.
(2) Dispositivo de armazenamento: indica a unidade de gerenciamento em recursos de armazenamento, como disco local, número da unidade lógica LUN, pool de armazenamento de armazenamento, diretório compartilhado NAS, etc.
(3) Armazenamento de dados: Indica a unidade lógica de armazenamento gerenciável na plataforma de virtualização, que realiza os negócios da máquina virtual, como a criação de discos.
2. O processo de uso do armazenamento virtual
(1) Adicione recursos de armazenamento (como SAN, DAS, etc.) na interface do software host e configure a inicialização do host.
(2) Depois que o host associar recursos de armazenamento, verifique os dispositivos de armazenamento (como discos locais, LUNs, etc.) e verifique os dispositivos específicos para o host.
(3) Quando o host selecionar um dispositivo de armazenamento, adicione armazenamento de dados e execute a virtualização.
(4) Finalmente, crie volumes e outras operações no armazenamento de dados virtualizados.
2. Tipos de armazenamento comuns
1. Disco local
(1) O disco local no cenário de virtualização de computação em nuvem refere-se ao uso dos recursos de disco local do servidor, que são fornecidos à plataforma de virtualização após o RAID da matriz de disco.
(2) Vantagens e desvantagens de usar o disco local
①Fácil de usar.
② Nenhuma estrutura compartilhada.
③ Não há mecanismo de backup e redundância para armas entre servidores.
2. DAS de armazenamento de conexão direta
(1) Direct-attached storage, ou DAS , tem uma história de 40 anos e é uma estrutura na qual os dispositivos de armazenamento são conectados diretamente a servidores usando espaço de armazenamento. Armazenamento de conexão direta O DAS fornece serviços de armazenamento em nível de bloco para servidores.
(2) Vantagens e desvantagens do uso de armazenamento de conexão direta
①Vários discos são combinados em um disco lógico para atender aos requisitos de "armazenamento em massa".
② Pode realizar a separação dos dados do aplicativo e do sistema operacional.
③ Pode melhorar o desempenho de acesso.
④ Implementação simples.
⑤ O servidor falha e os dados estão inacessíveis.
3. NAS de armazenamento conectado à rede
(1) Network Attached Storage, denominado NAS , é uma tecnologia que integra dados distribuídos e independentes e centraliza o gerenciamento para acessar diferentes hosts e servidores de aplicação. O NAS conecta dispositivos de armazenamento a redes existentes para fornecer serviços de dados e arquivos.
(2) Vantagens e desvantagens de usar NAS de armazenamento conectado à rede
①Suporte a recursos avançados, como instantâneos.
② Armazenamento centralizado.
③Forneça um ambiente integrado seguro (autenticação e autorização do usuário).
④A taxa de transmissão é baixa.
⑤ O custo de instalação inicial é alto e o custo do equipamento é alto.
4. Rede de Área de Armazenamento SAN
(1) Rede de área de armazenamento SAN é uma rede de alta velocidade dedicada a operações de armazenamento, geralmente independente da rede de área local (LAN) do computador. Fornece transmissão de dados entre o host e o sistema de armazenamento, e a eficiência da transmissão de dados dentro da rede é rápida. (Arquiteturas comuns incluem FC SAN e IP SAN)
(2) Vantagens e desvantagens de usar SAN de rede de área de armazenamento
① Alta taxa de utilização da capacidade de armazenamento.
② Alta compatibilidade.
③A distância de transmissão é longa.
④ Alta largura de banda.
⑤ O host e os dispositivos de armazenamento podem ser expandidos independentemente.
⑥ Custo alto, mas complicado.
3. Modo de armazenamento
1. Armazenamento não virtualizado
(1) O armazenamento não virtualizado é um modo de armazenamento tradicional, ou seja, o disco é particionado em diferentes volumes lógicos e cada volume lógico pode ser usado por uma máquina virtual.
(2) Recursos:
① Bom desempenho (não há camada de virtualização intermediária e a máquina virtual lê e grava diretamente no disco), rápido e eficiente.
②Poucas funções de armazenamento são suportadas (snapshots, thin provisioning, etc. não são suportados).
2. Armazenamento virtualizado
(1) O armazenamento virtualizado é para formatar diferentes dispositivos de armazenamento e discos. O objetivo da formatação é proteger as diferenças nas capacidades e protocolos de interface dos dispositivos de armazenamento subjacentes e converter vários recursos de armazenamento em recursos de armazenamento de dados de gerenciamento unificado.
(2) Recursos
①Suporte a várias funções de armazenamento (instantâneo, disco fino, expansão de disco, migração de armazenamento, etc.).
②O desempenho não é alto (não tão bom quanto o armazenamento não virtualizado).
3. Mapeamento bruto de dispositivos
(1) O mapeamento de dispositivo bruto é usar diretamente o disco rígido para a máquina virtual, para que a máquina virtual possa processar diretamente o comando para chamar o armazenamento (acessar diretamente o disco) na camada de virtualização do meio, sem qualquer intervenção (sem volumes precisam ser criados).
(2) Características:
① Velocidade rápida (a mais rápida entre os três modos) e bom desempenho.
②Suporta poucas funções de armazenamento (snapshots, thin provisioning, etc. não são suportados) e suporta apenas o uso de máquinas virtuais com alguns sistemas operacionais, e o armazenamento de dados só pode ser usado como um disco inteiro mapeado para um dispositivo bruto e não pode ser dividido.
4. Método de virtualização de armazenamento
1. Virtualização de armazenamento baseada em host
(1) Se apenas um único servidor host (ou um único cluster) acessar várias matrizes de disco, a tecnologia de virtualização de armazenamento baseada em host poderá ser usada. O trabalho de virtualização é concluído no servidor host por meio de software específico, e o espaço de armazenamento virtualizado pode abranger várias matrizes de disco heterogêneas. A maior vantagem é sua estabilidade comprovada e a abertura de sistemas de armazenamento multi-heterogêneos.
(2) Recursos:
①O software é executado no host e a sobrecarga do aplicativo é relativamente grande.
②Boa estabilidade e alta compatibilidade.
2. Virtualização de armazenamento baseada em dispositivo
(1) Se vários servidores host precisarem acessar a mesma matriz de disco, a tecnologia de virtualização baseada em dispositivos de armazenamento pode ser usada. Neste momento, o trabalho de virtualização é concluído no controlador de array e a capacidade de armazenamento em um array é dividida em vários LUNs de espaço de armazenamento para acesso por diferentes sistemas host. Esta tecnologia é usada principalmente no mesmo dispositivo de armazenamento para proteção de dados e migração de dados. Suas vantagens são que não tem nada a ver com o host, não ocupa recursos do host e possui funções de gerenciamento de dados ricas.
(2) O software é executado em um sistema integrado dedicado no dispositivo de armazenamento.
(3) Crie volumes virtuais a partir do armazenamento conectado à SAN.
3. Virtualização de armazenamento baseada em rede
(1) A virtualização de armazenamento baseada em rede é realizada adicionando um mecanismo de virtualização em uma rede de área de armazenamento (SAN), que é usada principalmente para a integração e gerenciamento unificado de dados de sistemas de armazenamento heterogêneos. A vantagem é que não tem nada a ver com o host e não ocupa recursos do host; suporta hosts heterogêneos e dispositivos de armazenamento heterogêneos; pode unificar as funções de gerenciamento de dados de diferentes dispositivos de armazenamento; possui uma plataforma de gerenciamento unificada e boa escalabilidade.
(2) O software é executado na matriz de disco na rede de armazenamento.
(3) Crie um volume virtual no armazenamento conectado à matriz de disco.
5. Função de virtualização de armazenamento
1. Disco fino e recuperação de espaço
(1) A otimização de discos e a recuperação de espaço permitem que os usuários melhorem a eficiência dos recursos de armazenamento e reduzam o problema de que o espaço não utilizado das máquinas virtuais ocupa muito espaço no host.
(2) Características:
① Alocar tanto espaço quanto o usuário usar (alocação automática).
②A recuperação de espaço pode liberar o espaço de dados excluído pelo usuário para o armazenamento de dados.
2. Instantâneo
(1) Uma cópia totalmente disponível do conjunto de dados especificado, que inclui a imagem dos dados correspondentes em um determinado ponto no tempo (o ponto no tempo em que a cópia começa). Um instantâneo pode ser uma cópia dos dados que representa ou uma réplica dos dados. A função do instantâneo é principalmente permitir backup e recuperação de dados online.
(2) Recursos:
① Registra o conteúdo e o status da máquina virtual em um determinado momento.
② A restauração de instantâneos da máquina virtual pode ser usada para restaurar rapidamente a máquina virtual para um determinado ponto no tempo várias vezes.
③O instantâneo inclui conteúdo do disco, informações de configuração da máquina virtual e dados de memória.
④Salve dados diferenciais entre vários instantâneos para economizar espaço de armazenamento.
(3) Ao criar um instantâneo, um novo volume diferencial será gerado e a máquina virtual montará esse volume diferencial como um arquivo de disco.
(4) Modo instantâneo: Redirecionamento de ROW na gravação; cópia COW na gravação; WA gravação aleatória.
(5) Cadeia de instantâneos: execute várias operações de instantâneos na máquina virtual, e essas várias operações de instantâneos formam uma cadeia de instantâneos.
(6) O volume da máquina virtual é sempre montado no final da cadeia de snapshot.
3. Clones vinculados
Mapeie a combinação do volume de origem e do volume diferencial como um volume clone vinculado para uso pela máquina virtual. Um clone vinculado precisa compartilhar um arquivo de disco virtual unificado com a máquina virtual original. O uso de arquivos de disco compartilhado reduz o tempo para criar máquinas virtuais clonadas enquanto economiza espaço em disco físico. Com a clonagem vinculada, você pode criar facilmente uma máquina virtual independente para diferentes tarefas.
4. Migração de arquivo de disco virtual da máquina virtual
Migre os discos de uma máquina virtual de um armazenamento de dados para outro. Todos os discos da máquina virtual podem ser migrados como um todo ou discos individuais podem ser migrados separadamente. Instantâneos de máquinas virtuais podem ser migrados juntos. A migração é possível quando a máquina virtual é ligada ou desligada.