[云计算]HCIP-6-存储虚拟化

目录

1.存储虚拟化相关概念及技术

FusionCompute存储基本概念

  • 存储资源
    • 存储资源表示物理存储，例如IP-SAN、FC-SAN、NAS等
  • 存储设备
    • 存储设备表示存储资源中的管理单元，类似LUN、FusionStorage存储池、NAS共享目录
  • 数据存储
    • 数据存储表示虚拟化平台中可管理、操作的存储逻辑单元

FusionCompute存储虚拟化架构

  • FusionSphere存储虚拟化平台主要由文件系统、磁盘驱动和磁盘工具组成，SAN设备和本地磁盘等块设备连接到服务器上后，经过设备驱动层和通用块层后，对主机呈现一个磁盘设备

  • 文件系统建立在主机能够访问的存储设备上，创建文件系统的过程就是主机对存储设备进行格式化，在存储设备上写入文件系统的元数据和inode信息，建立文件到裸设备的映射，并负责裸设备块的管理，包括分配与释放。对于虚拟化来说，文件系统屏蔽了块层的操作，提供了文件级的抽象操作。虚拟机磁盘就是放在文件系统中的文件。

  • 虚拟机磁盘在使用时，需要挂载磁盘驱动给虚拟机，并且通过QEMU管理，所有Guest OS的I/O请求都会被前端驱动捕获，转发给QEMU进程，并转换为用户态的I/O操作，最后写入磁盘中

  • 虚拟机磁盘中包含了属性信息和数据区域，磁盘工具提供了一系列对虚拟机磁盘的操作，可以解析磁盘文件的文件头，读取或修改磁盘的属性信息，创建磁盘的数据区等操作。

FusionCompute中的存储模型

  • 本地硬盘添加数据存储时可以选择虚拟化的使用方式
  • SAN添加数据存储时可以选择虚拟化和裸设备映射的使用方式
  • FusionStorage Block添加数据存储时默认非虚拟化的使用方式

VIMS虚拟集群存储文件系统

  • VIMS心跳
    • 网络心跳：检测主机间的网络是否正常
    • 硬盘心跳：检测主机是否能正常访问共享存储
  • VIMS分布式锁
    • 当多个节点同时访问共享存储时，可利用锁机制保证数据的一致性

存储热迁移

数据存储为FusionStorage，可支持虚拟机热迁移
源端和目的端数据存储都为FusionStorage，才可支持存储迁移

  • 原理

    1. 根据原磁盘的信息在目的数据存储上创建一个空磁盘

    2. 将原磁盘和目的磁盘设置为镜像，保证增量数据的同步

    3. 将初始数据同步到目的磁盘中

    4. 当初始数据同步完成后，会将虚拟机的磁盘业务切换到目的数据存储上

华为PPT笔记：

  • 热迁移首先使用写时重定向，将虚拟机数据写入目的存储的一个差异磁盘，这样，原磁盘文件就变成只读的。

  • 将源卷的所有的数据块依次读取出来并合并到目标端的差异磁盘中，等数据合并完成后，目的端的差分磁盘就拥有虚拟磁盘的所有最新数据。

  • 去除目的端快照对源卷的依赖，将差分磁盘修改为动态磁盘，这样，目的端磁盘文件可以独立运行。

存储资源裸设备映射（RDM）

  • 优点
    • Raw Device Mapping绕过hypervisor，使虚拟机直接通过SCSI命令操作裸存储设备，避免由于虚拟化层的模拟导致功能丢失
    • 兼容FC-SAN和IP-SAN存储
  • 缺点
    • 会丢失虚拟化带来的高级特性（不支持链接克隆、存储瘦分配、磁盘在线/离线扩容 、存储增量快照 、iCache 、存储热迁移、存储QoS、磁盘备份、虚拟机转为模板等）

存储扩容

  • FusionCompute提供的扩容类型
    • 虚拟卷扩容
    • 数据存储扩容

FusionCompute磁盘技术

  • 四种类型磁盘存储扩容

    • 普通磁盘：对数据区域进行扩充，并写零
    • 普通延时置零磁盘：对数据区域扩容，并进行空间预占
    • 精简磁盘：仅对数据区域扩容
    • 裸设备映射

  • 磁盘文件划分（存储虚拟化中，存储以文件形式呈现）

    • 普通（厚置备置零）：立即分配空间并写零
    • 普通延迟置零（厚置备延时置零）：立即分配所有空间，写前置零
    • 精简（精简置备）：写前空间分配，用多少分多少
    • 差分磁盘：必须基于一个已有的父磁盘来创建，只记录相对于父磁盘的差异数据

  • 数据安全性划分

    • 从属：受到快照保护
    • 持久：数据可永久保存
    • 非持久：数据不可永久保存，当虚拟机启动的时候，对非持久磁盘所更改的数据会重定向到差分磁盘中，当虚拟机关闭后，会删除差分磁盘，从而达到还原磁盘的目的（应用在公共计算机，图书馆，机房等）

2.存储虚拟化功能原理

快照

作用：虚拟机可以将当前状态保存在快照文件中，包括磁盘内容、内存和寄存器数据，用户可以通过恢复快照多次回到这一状态。

  • FusionCompute支持的快照类型

    • 普通快照：快照会保存磁盘当前数据。

    • 若勾选内存快照：快照创建时会保存虚拟机当前内存中的数据。

    • 若勾选一致性快照：快照创建时会将虚拟机当前未保存的缓存数据先保存，再创建快照。

  • 快照相关原理

    • 创建快照：创建一个差分磁盘文件，与源磁盘文件存放于同一目录下。源磁盘文件会转为只读，新写入的数据存放在差分磁盘文件中。
    • 回滚快照：删除差分磁盘文件中的数据。
    • 删除快照：整合原磁盘与差分磁盘文件里面的数据，形成新的磁盘文件。

链接克隆

  • 作用：链接克隆虚拟机可以基于同一个虚拟机模板，快速发放多个类似的虚拟机。

  • 实现原理：通过对虚拟机模板的系统卷创建多个差分磁盘，将每个差分磁盘挂载给独立的虚拟机。

链接克隆一个母卷可以链接多个差分卷形成多个虚拟机磁盘。但是对母卷性能要求高。

posted @ 2020-11-27 21:14  SkyBiuBiu  阅读(732)  评论(5)  编辑  收藏  举报