云存儲(chǔ)平臺(tái)提升校園數(shù)據(jù)管理水平

馬原

與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式相比，云存儲(chǔ)有靈活性強(qiáng)、效率高、整合管理、安全可靠的優(yōu)勢(shì)，我校構(gòu)建的云存儲(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)資源聚合、動(dòng)態(tài)按需分配，滿足了應(yīng)用系統(tǒng)的需求。

1 背景分析

經(jīng)過(guò)多年信息化建設(shè)，我校有全校信息采集平臺(tái)系統(tǒng)、信息推廣系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、圖片管理系統(tǒng)、網(wǎng)站發(fā)布系統(tǒng)、數(shù)字報(bào)系統(tǒng)、等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。隨著應(yīng)用系統(tǒng)的增多，存儲(chǔ)設(shè)備分散、空間資源分配僵化、存儲(chǔ)功能單一等問(wèn)題日顯突出：（1）不同時(shí)期建設(shè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用的存儲(chǔ)設(shè)備不同，形成了存儲(chǔ)孤島，資源不能互通，數(shù)據(jù)遷移、備份繁瑣費(fèi)時(shí)。（2）數(shù)據(jù)存放在各自獨(dú)立的存儲(chǔ)里，無(wú)法統(tǒng)一管理，空間資源分配復(fù)雜。

我們?cè)O(shè)想：（1）能否以靈活、易管理的系統(tǒng)架構(gòu)將原先分散的存儲(chǔ)設(shè)備整合為一個(gè)存儲(chǔ)平臺(tái)。（2）通過(guò)數(shù)據(jù)保護(hù)提升數(shù)據(jù)安全等級(jí)，滿足現(xiàn)有和今后的存儲(chǔ)需求。

解決這些問(wèn)題，就要提升原有存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)性能，根據(jù)各應(yīng)用系統(tǒng)的特性和需要，動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)容量，靈活配置存儲(chǔ)空間，確保數(shù)據(jù)高效利用和穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)虛擬化存儲(chǔ)，構(gòu)建云存儲(chǔ)平臺(tái)，能消除不同存儲(chǔ)設(shè)備間的差異，提供簡(jiǎn)單統(tǒng)一的虛擬訪問(wèn)接口，動(dòng)態(tài)均衡負(fù)載，在線增減存儲(chǔ)容量。

2 云存儲(chǔ)平臺(tái)綜述

云存儲(chǔ)是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備集合協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的系統(tǒng)。根據(jù)部署方式和服務(wù)對(duì)象的不同分為公有云、私有云、混合云。

相比于傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式， 云存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、安全等方面表現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)：

（1）云存儲(chǔ)提高了存儲(chǔ)設(shè)備的使用率和系統(tǒng)訪問(wèn)帶寬。

云存儲(chǔ)的磁盤利用率從傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的30% - 70%提升到70% - 90%。云存儲(chǔ)即時(shí)調(diào)整負(fù)載平衡， 通過(guò)策略將數(shù)據(jù)訪問(wèn)需要的帶寬合理分配到各存儲(chǔ)模塊上。

（2）云存儲(chǔ)簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)管理， 降低存儲(chǔ)系統(tǒng)管理、運(yùn)行、維護(hù)成本。

云存儲(chǔ)環(huán)境下，存儲(chǔ)系統(tǒng)識(shí)別的是存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯鏡像。物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，不會(huì)改變邏輯鏡像。

（3）云存儲(chǔ)增強(qiáng)了存儲(chǔ)系統(tǒng)的靈活性、可用性、擴(kuò)展性。

云存儲(chǔ)屏蔽了異構(gòu)存儲(chǔ)的差異， 合理分配存儲(chǔ)空間，動(dòng)態(tài)部署存儲(chǔ)資源，在不中斷業(yè)務(wù)的情況下對(duì)物理存儲(chǔ)資源進(jìn)行配置、升級(jí)、刪除。

（4）云存儲(chǔ)提升了存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全性和可靠性。

云存儲(chǔ)通過(guò)制定安全訪問(wèn)策略，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可控訪問(wèn)， 避免數(shù)據(jù)被越權(quán)訪問(wèn)或受到惡意攻擊。通過(guò)故障預(yù)測(cè)、檢測(cè)、隔離、恢復(fù)技術(shù)保證系統(tǒng)的高可靠性。

云存儲(chǔ)涉及物理設(shè)備、通信協(xié)議、不同的操作系統(tǒng)，需通過(guò)虛擬化技術(shù)進(jìn)行整合管理。

虛擬化存儲(chǔ)是通過(guò)特定技術(shù)方式將多個(gè)獨(dú)立的物理存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行整合，形成一個(gè)邏輯虛擬存儲(chǔ)單元供主機(jī)訪問(wèn)。所有的存儲(chǔ)資源聚合在一個(gè)存儲(chǔ)池中，從服務(wù)器端看到的不是多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，而是一個(gè)邏輯卷。

存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)消除物理存儲(chǔ)的異構(gòu)性，屏蔽具體物理存儲(chǔ)的物理特性，將物理存儲(chǔ)整合成一個(gè)邏輯存儲(chǔ)池，實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)物理存儲(chǔ)的管理。

3 云存儲(chǔ)平臺(tái)的構(gòu)建

根據(jù)邏輯存儲(chǔ)池和物理存儲(chǔ)設(shè)備間的映射關(guān)系， 云存儲(chǔ)系統(tǒng)分為三種：基于主機(jī)的虛擬化系統(tǒng)、基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化系統(tǒng)、基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化系統(tǒng)。

3.1 基于主機(jī)的虛擬化，虛擬化軟件為物理存儲(chǔ)映射到邏輯卷提供一個(gè)虛擬層。這種方式需要在主機(jī)上安裝管理軟件，占用主機(jī)資源?；谥鳈C(jī)的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)存在操作系統(tǒng)的兼容性問(wèn)題，不同操作系統(tǒng)的虛擬化軟件不相同，不能應(yīng)用于主機(jī)操作系統(tǒng)不同的環(huán)境中，共存性、可擴(kuò)展性差。

3.2 基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化，也稱基于存儲(chǔ)控制器的虛擬化。這種方式依賴于相關(guān)功能的存儲(chǔ)模塊，只能虛擬同一廠商的存儲(chǔ)設(shè)備，無(wú)法支持不同廠商設(shè)備的虛擬化。

3.3 基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。按照數(shù)據(jù)流和控制流是否同路，分為帶內(nèi)虛擬化和帶外虛擬化。

（1）帶內(nèi)（In Band），存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和控制信號(hào)使用同一通道。虛擬存儲(chǔ)控制設(shè)備（存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)）介于服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間，管理和配置所有的存儲(chǔ)設(shè)備，構(gòu)成存儲(chǔ)池。這種方式不占用主機(jī)資源，不改變現(xiàn)有SAN 架構(gòu)，在SAN中加入存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)就可實(shí)現(xiàn)，是最常見(jiàn)的存儲(chǔ)虛擬化形式。

（2）帶外（Out Band），是指存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和控制信號(hào)通道不同。帶外存儲(chǔ)虛擬化設(shè)備位于主機(jī)和存儲(chǔ)間的數(shù)據(jù)通道外，在主機(jī)中需要安裝專門的客戶端軟件。帶外虛擬化技術(shù)擴(kuò)展性比較好，但要依靠代理主機(jī)和元數(shù)據(jù)控制器訪問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)施復(fù)雜。

根據(jù)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的特性，結(jié)合單位的實(shí)際情況，我們采用基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)磁盤陣列的整合，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源共享，提高存儲(chǔ)系統(tǒng)使用率。

簡(jiǎn)言之，就是用存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)對(duì)磁盤陣列整合管理。

存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)能夠滿足存儲(chǔ)集中管理、數(shù)據(jù)安全保護(hù)、云計(jì)算需求，提供異構(gòu)存儲(chǔ)整合，形成多類型、多存儲(chǔ)格式的存儲(chǔ)庫(kù);應(yīng)用系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)獲得存儲(chǔ)容量，提高存儲(chǔ)空間的使用率;自動(dòng)精簡(jiǎn)配置流程，實(shí)現(xiàn)靈活全面的虛擬存儲(chǔ)配置功能。

目前，EMC、IBM、信核數(shù)據(jù)、華為、FalconStor 等公司生產(chǎn)存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)。從設(shè)備功能的完備性、操作的便捷性、運(yùn)行的穩(wěn)定性等方面比較后，我們采用了華為OceanStor VIS6600T存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)。

VIS6600T虛擬化方案融合了異構(gòu)陣列管理技術(shù)、動(dòng)態(tài)多路徑技術(shù)、卷虛擬化技術(shù)。通過(guò)對(duì)物理磁盤多層虛擬化，實(shí)現(xiàn)了靈活的虛擬化框架，存儲(chǔ)資源動(dòng)態(tài)管理。方案的核心技術(shù)是：

（1）異構(gòu)陣列管理技術(shù)，可識(shí)別和管理異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備，VIS6600T自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別對(duì)接存儲(chǔ)設(shè)備。

（2）動(dòng)態(tài)多路徑技術(shù)，可自動(dòng)管理不同類型的陣列，如A/A，A/P模式的陣列，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)負(fù)載均衡、故障路徑IO切換、路徑恢復(fù)后的回切功能。

（3）基于多層虛擬對(duì)象的卷管理技術(shù)，動(dòng)態(tài)虛擬化管理存儲(chǔ)資源。VIS6600T虛擬化方案可對(duì)不同陣列廠商的存儲(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一管理，屏蔽硬件設(shè)備的差異性，形成邏輯卷，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源動(dòng)態(tài)、虛擬管理。

具體配置操作如下：

（1）映射存儲(chǔ)空間到VIS6600T。VIS6600T與陣列建立連接后，將陣列上的存儲(chǔ)空間映射到VIS6600T。

（2）掃描邏輯盤。陣列將LUN映射至VIS6600T，在VIS6600T端執(zhí)行掃描邏輯盤操作，發(fā)現(xiàn)邏輯盤。

（3）創(chuàng)建邏輯盤組。邏輯盤組是邏輯盤的集合，是虛擬化存儲(chǔ)管理的資源池。對(duì)邏輯盤組的操作即為對(duì)邏輯盤組中所有邏輯盤的操作。

（4）創(chuàng)建卷。卷是一種虛擬的磁盤設(shè)備，是提供給主機(jī)應(yīng)用的基本對(duì)象，卷由一個(gè)或多個(gè)邏輯盤組成。

（5）創(chuàng)建主機(jī)組。為同時(shí)管理多臺(tái)主機(jī)，將操作系統(tǒng)相同的多臺(tái)主機(jī)構(gòu)成一個(gè)邏輯主機(jī)組。

（6）添加主機(jī)。主機(jī)由應(yīng)用服務(wù)器或應(yīng)用服務(wù)器集群構(gòu)成的邏輯系統(tǒng)，能夠保證多進(jìn)程、多線程對(duì)資源的互斥訪問(wèn)。

（7）添加映射。添加映射后，主機(jī)和卷之間建立了邏輯關(guān)系，使用邏輯盤對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間。

（8）應(yīng)用服務(wù)器配置啟動(dòng)器。應(yīng)用服務(wù)器和VIS6600T連通后，建立了物理連接，不能進(jìn)行通信。要建立數(shù)據(jù)通道，需在應(yīng)用服務(wù)器上配置啟動(dòng)器。

（9）為主機(jī)添加啟動(dòng)器。只有在ISM上為主機(jī)添加了啟動(dòng)器后，VIS6600T上創(chuàng)建的虛擬主機(jī)才能與物理上的應(yīng)用服務(wù)器建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。應(yīng)用服務(wù)器才能訪問(wèn)VIS6600T，進(jìn)行讀寫操作。

（10）應(yīng)用服務(wù)器使用存儲(chǔ)空間。應(yīng)用服務(wù)器與VIS6600T建立連接后，掃描磁盤，發(fā)現(xiàn)新增磁盤。

4 結(jié)論

云存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)設(shè)備的高效整合，提升了存儲(chǔ)的利用率、系統(tǒng)的高可用性和資源調(diào)度的靈活性，提高了應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行效率，為我校媒體建設(shè)提供了技術(shù)支撐。

（作者單位：漢江師范學(xué)院）