虚拟化介绍（八）

话说上一篇文章有小伙伴反映说文字太多图片太少，希望我尽可能的增加图片减少文字，好吧好吧，我可是一个喜欢聆听客户需求的人，充分发扬以客户为中心的精神，于是就有了下面的内容。

六、存储虚拟化的推动力

有时候我们必须承认，懒惰之人提的很多想法和要求，是技术发展的重要推动力之一。这不，脑洞大开的懒人现在对存储提出了一些需求，如下图所示：

       我们把它归纳一下，就是右侧的“抽象Abstract”，“隐藏Hide”和“隔离Isolate”。有了这三个属性后，就妥妥的实现了存储虚拟化，实现了存储虚拟化后，就能满足上层的各种应用场景（存储虚拟化在存储解决方案的最底层）。如下图所示：

七、存储虚拟化的三个层次

下面我把存储虚拟化分三个层次来聊一聊，这三个层次分别是存储虚拟化实现方式，实现位置和实现结果，如下图所示：

       因为上一篇文章介绍了实现位置上的三种情况，本次就介绍一下实现方式和实现结果。各位同学，请看如下图的带内虚拟化。

       然后看如下的带外虚拟化。

       我们再从实现结果的角度挑三种介绍一下，如下图所示是磁盘虚拟化。

       然后是块虚拟化。

最后看一下磁带、磁带驱动器和磁带库的虚拟化。至于文件系统虚拟化，文件/记录虚拟化等更多关于存储的知识，同学们自己找资料或在项目实践中学习去，存储专家学者们洋洋洒洒几十万上百万字和数百幅甚至上千幅图片才能解说的差不多的存储，你们别指望我几百字几十幅图就能讲解详尽。

八、MS WinSer2012的软件定义存储简介

作者之前玩转过Windows Server 2012/R2及其存储功能，个人感觉该系统是目前为止最强大数据中心云操作系统平台（时髦一点的说：是唯一、没有之一；它是中小企业的福音，但会让很多IT开发运维者失业）。它很多方面（比如简洁易用，稳定可靠，开箱即用等）值得HW云OS等方面的架构师，设计者等学习借鉴。它有很多强大而实用的功能，例如存储空间、Hyper-V 3.0，多种方式的实时迁移，强大而统一的离线在线服务器管理功能等。下面先罗列一些特性，然后针对个别再适当给予解说。

Hyper-V over SMB：用户能够使用 SMB这种简洁廉价，灵活方便的网络共享架构来存储虚拟机。
       

Chkds k：之前哪怕一点文件出错就会导致无法预知的停机，管理人员需要花费数小时或数天时间进行修复。现在新版本的 Chkds k 在后台工作，并且高速高效，修复损坏的数据时间极短。
      

Resilient File System(ReFS)：我们常见常用的NTFS 是目前使用最为广泛、最先进、功能最丰富的文件系统，在众多领域得到了广泛应用。而ReFS（Resilient File System，弹性文件系统）是基于 NTFS 构建而成的、精心设计的新文件系统，该文件系统除具有至关重要的兼容性外，还针对新一代存储技术和应用情境对架构和工程设计进行了调整，提供最大化的可扩展能力，并能在线修复损坏数据。
       

存储空间：存储空间是一种创新功能，基本上就是采用各种商品化存储硬件廉价的硬盘及其控制器，例如JBOD（见前篇文章，非正式的说法就是一堆硬盘），然后将它们转变成存储池，这个存储池可以划分成存储空间，每个空间使用起来就像普通硬盘一样。每个这样的存储池含有多个热备用硬盘，池中的每个存储空间都有自己的可用性策略，如镜像和RAID冗余。
       

网卡捆 绑：将多张网络适配器捆 绑在一起，增强网络性能(增加带宽)与可用性(故障转移)，并且可忽略适配器的供应商与型号，因此不需要任何第三方驱动。
       

实时存储迁移：实时存储迁移在不影响用户体验的同时迁移虚拟机存储，提高存储的机动性。用户现在可以忽略虚拟机托管的具体位置，对虚拟机的存储进行迁移。这一切并不会打断虚拟机中托管的服务—无需共享式存储，无需 SAN，无需群集。
       

SAN 相关：通过在来宾操作系统内部提供光纤通道接口，因此服务器可以直接从虚拟机内部连接到光纤通道。通过访问更强大的存储阵列，存储区域网络在性能方面的提高最高可达三倍。
       

SMB 透明故障转移：通过SMB ，借助高性能持续可用的文件共享为用户的关键业务应用程序与服务器应用提供功能丰富的存储。
      

SMB 扩展：对于包含多个节点的群集，利用群集共享卷（CSV）以及 SMB 强大的新功能，简化部署，其active/active的节点模式支持负载的横向扩展。
       

SMB 多通道：如果在 SMB 客户端与 SMB 服务器之间存在多个路径，则可实现网络带宽的聚合以及网络容错。
       

SMB Direct：SMB 对远程直接内存访问（RDMA），同时不会让服务器的 CPU 负载加重。所有这一切都不需要依赖昂贵的光纤通道 SAN，因此使用廉价的技术即可构建出大容量存储解决方案。
       

ODX(卸载数据传输)：说白了就是应用程序和操作主机不直接参与数据复制交换等工作，而是让存储设备获取传输令牌后直接在存储设备之间进行数据操作。
       

数据分层：存储分层功能自动根据存储性能和成本将数据分层至硬盘和固态硬盘。      
       

重复数据删除：通过重复数据删除技术可充分利用存储投资并降低成本，该技术可通过找出并删除重复的数据，减少存储空间用量，提升存储效率，我们常用的网盘就用到这种技术。
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1、存储空间
   

前面已经说过，存储空间（Storage Spaces）基本上就是采用各种商品化存储硬件廉价的硬盘及其控制器，然后将它们转变成存储池，每个这样的存储池含有多个热备用硬盘，池中的每个存储空间都有自己的可用性策略，如镜像和RAID冗余。用户甚至可以执行精简配置，指定一个比实际空间更大的卷。这样，当用户需要额外空间时，只须多加进几块硬盘便可，而无须重配置。 
  
       我们可以使用Windows Server 2012中的服务管理器来配置存储空间。在Windows Server 2012中，我们还可以通过PowerShell来配置存储空间，而且某些高级配置必须使用PowerShell来完成。
存储空间的主要设计目的是虚拟化廉价存储磁盘并提供高可用性和可拓展性，因此只支持以下存储磁盘类型： 
       Serial Attached SCSI (SAS)
       Serial Advanced Technology Attachment (SATA)
       USB drives
       VHD/VHDX 
       我们可以创建一个或多个存储池（storage Pool），每个池中可以加入多个物理磁盘。在每个池中，我们可以创建一个或多个虚拟磁盘（虚拟磁盘有Simple，Mirror和Parity三种类型，类似于Raid 0， Raid 1和Raid 5）。然后在每个虚拟磁盘上我们可以创建一个或多个卷（相当于分区和格式化的操作）。
       
      

2、卸载数据传输
       

结合下面的图片，简单介绍一下。

传统数据传输逻辑及流程：如下图所示，应用层发出数据传输操作后，源主机从存储设备中读取数据，并发送给目标主机，目标主机接受并写入存储设备，整过过程消耗双方大量资源（CPU,I/O,内存等）。
       
       

卸载数据传输逻辑及流程：应用层发出数据传输操作后，源主机从存储设备中读取数据访问令牌并发送给目标主机，目标主机接受并写入存储设备，真正的数据读写在存储设备间进行，整过过程基本上不消耗资源（CPU,I/O,内存等）。       
       

       传统数据传输的一个痛苦案例：明明就在同一个数据中心，可还是要老牛拉破车走山路般的兜一个圈，莫非就是为了帮如下图所示的美帝制造GDP？

       采用了卸载数据传输后，真是帮美帝构建了河蟹社会，绿色低碳、高效节能啊！

3、重复数据删除
       

重复数据删除的原理是通过将文件分割成小的 (32-128 KB) 且可变大小的区块、确定重复的区块，然后保持每个区块一个副本，在更小的空间中存储更多的数据。区块的冗余副本由对单个副本的引用所取代。此外，还会对区块进行压缩以便进一步优化空间。
       

其结果是对每个文件执行磁盘内转换，如下图所示的两个文件及关系。文件不再作为独立的数据流进行存储，而是替换为指向存储在通用存储位置的数据块的存根。应用场景，大家想一想常用网盘及资源共享和传播！

4、数据分层
       

存储分层功能自动根据存储性能和成本将数据分层至硬盘和固态硬盘，即常用的“热数据”存储在SSD中，不常用的“冷数据”存储在HHD中。如下图所示：

       谢天谢地，存储相关介绍到这，以后开始应用虚拟化介绍。下次见！