前言

说到存储,可能大多数人首先想到的是硬盘、U盘,然而这些都只是冰山一角。在虚拟化领域,存储是以什么样的形式存在的呢?

存储介质:硬盘

存储介质种类繁多。在虚拟化领域,硬盘的使用非常广泛,下面会重点介绍硬盘的分类。

根据接口进行划分

  1. IDE硬盘:也称为并口硬盘、ATA硬盘,采用并行传输模式。然而线缆数量过多,难以实现高速率。理论上,提高工作频率可以使传输速率更高,但由于线缆数量多,提高工作频率会导致线路间产生串扰,传输距离变短。目前,这种硬盘已经不再生产,面临淘汰。
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  2. SATA硬盘:也称为串口硬盘,采用串行传输方式,线缆数量少,容易达到较高的传输速率,且传输距离长。SATA硬盘采用了嵌入式时钟信号,能够同时对数据、传输指令进行检查,纠错能力强,可靠性高。SATA硬盘还支持热插拔,维护较为方便。目前,在消费级硬盘领域,SATA硬盘的使用非常广泛。
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  3. SAS硬盘:即串行SCSI硬盘,采用SAS接口。SAS接口是向下兼容SATA接口的,但是和SATA接口不一样的是,它支持串行SCSI协议(SSP)、SCSI管理协议(SSP),且额外提供了冗余传输端口(位于供电接口和数据接口之间的补平部分),可以连接到备用的SAS控制器上,可靠性更高。目前还有一种采用SAS接口、SATA盘体的NL-SAS硬盘,转速较低,但价格比SAS硬盘稍低。SAS硬盘被广泛应用于高可靠性要求的领域,例如服务器。
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根据存储构造进行划分

  1. HDD:Hard Disk Driver,即硬盘驱动器,存储单元采用的是机械结构(磁头+磁盘),通过电磁流改变磁盘极性,将数据写到磁盘上,读取数据时采用相反方式。自1973年IBM发明了硬盘以来,机械硬盘的核心结构部分始终没有脱离“温彻斯特”模式:在密封、固定并高速旋转的镀磁盘片的每个盘片上,磁头通过沿盘片径向移动进行数据读写操作。这种磁盘容易实现大容量,且价格较为低廉。缺点是读写速率较低,容易受到外力损坏,且功耗较大。
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  2. SSD:Solid State Drive,即固态驱动器,存储单元采用的是电子结构(NAND Flash芯片),通过在芯片内部进行电子的充电、感应、擦除实现数据读写。SSD在持续写入、随机读写方面性能非常优秀。这种磁盘质量较轻,且功耗低、发热量小,几乎不存在物理损坏,且读写速率高。缺点是使用寿命有限,相对于机械硬盘,SSD价格更高。
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常见的三大存储类型

NAS

NAS即Network Attached Storage,网络附加存储,通过网络实现存储空间共享,以文件系统的形式将存储提供给主机使用。NAS为实现共享而生,部署方式简单,扩展性强,且传输距离长。然而其存储性能依赖于存储设备、网络带宽,性能相对较低;
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DAS

DAS即Direct-attached Storage,直连式存储,与主机总线直连,如硬盘、U盘。这种存储的实现方式最简单,性能比NAS更优。缺点是对主机资源消耗较高,扩展性差(取决于主机存储接口数量),且传输距离有限,不利于共享;
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SAN

SAN即Storage Area Network,存储区域网络。主机通过交换机和存储设备连接,建立存储网络,以块的形式将存储提供给主机使用。共享,支持距离长,性能高。缺点是构造比较复杂,造价昂贵,通常部署在企业、单位等对存储要求较高的环境。
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根据传输介质和传输协议的不同,SAN又分为IP SAN和FC SAN,下图是它们两者之间的区别:
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虚拟化存储基础

磁盘基本概念

Pool:存储池,可以看作一个容器,承载的是存储空间;
Volume:卷,是存储系统的内部管理对象,是对存储系统本身而言的;
LUN:逻辑单元号,可以直接映射给主机使用,是Volume对象的对外体现;

虚拟磁盘置备模式

1. 普通延迟置零:创建虚拟磁盘后分配空间但不置零,在VM需要对磁盘进行I/O操作时,对虚拟磁盘进行置零,即边写入边置零。这种磁盘性能适中,空间利用率较高,创建时间比较短,适用于一般业务的虚拟机;
2. 普通:创建虚拟磁盘后分配空间并进行置零。这种虚拟磁盘性能最佳,但创建时间也更长,适用于业务繁重、对磁盘I/O要求较高的虚拟机;
3. 精简:在创建虚拟磁盘后,不分配空间也不置零,在VM需要对磁盘进行I/O操作时对虚拟磁盘分配空间、写入数据并置零,即边分配空间边写入边置零。这种磁盘创建时间最短,空间利用率也高,但在虚拟机I/O操作频繁时性能较差,适用于对I/O要求较低的业务虚拟机。

虚拟磁盘模式

1. 从属:快照中包含该从属磁盘。
2. 独立-持久:对数据的更改将立即永久写入磁盘。虚拟机创建快照时,不会对该磁盘的数据进行快照,因而不受快照影响。使用快照还原虚拟机时,也不会对该磁盘的数据进行还原。
3. 独立-非持久:虚拟机关闭电源或恢复快照后,对磁盘的更改将被丢弃。

华为虚拟化中的存储模型

  1. 存储资源:指的是物理存储设备,表示存储的位置。例如SAN、NAS、FusionStorage、Advanced SAN;
  2. 存储设备:指的是存储资源中管理单元,表示存储空间。例如LUN、共享目录、存储池、本地磁盘等;
  3. 数据存储:一个可管理、可操作的逻辑管理单元,处于存储设备之上,与存储设备相对应,用于承载虚拟机业务。