存储虚拟化技术

• 一、存储资源
• 二、存储设备
• 三、数据存储
• • 3.1数据存储的使用方式
  • • （1）虚拟化数据存储
    • （2）非虚拟化数据存储
    • （3）裸设备映射
• 四、磁盘
• • 4.1 磁盘类型
  • • （1）普通磁盘
    • （2）共享磁盘
  • 4.2 磁盘的配置模式
  • • （1）普通磁盘
    • （2）普通延迟置零
    • （3）精简磁盘
    • （4）差分磁盘
  • 4.3 磁盘模式
  • • （1）从属
    • （2）独立-持久
    • （3）独立-非持久
• 五、快照
• • 1）快照原理
  • • 1、COW（写时拷贝）
    • 2、ROW（写时重定向）
  • 2）快照类型：
  • • 1、普通快照
    • 2、内存快照
    • 3、一致性快照
  • 3）创建快照、回滚快照、删除快照
  • 4）不支持快照的情况
  • 5）内存快照相关
• 六、存储热迁移
• • 1）存储热迁移
  • • 按磁盘迁移
    • 整体迁移
  • 2）迁移过程（FC6.1)
  • 3）热迁移约束
  • 4）应用场景
  • 5）范围
• 七、RDM-裸设备映射
• 八、增加VM磁盘容量
• 九、LUN对应数据存储扩容

一、存储资源

概念：谁为云计算中的服务器提供存储空间，谁就是存储资源

比如说：ipsan、fcsan、nas、fusionstorage
（1）需要管理员手动添加（FCSAN不同添加）
（2）存储资源添加上来之后可以关联主机（该存储资源后续的空间只有这些主机可以扫描到并使用）

操作：

（1）添加存储接口（保障与存储互通）
（2）添加存储资源
资源池—存储—存储资源下
（3）关联主机（可以选择关联所有主机也可以关联部分主机）

二、存储设备

存储资源上划分过来的相应大小的逻辑存储空间，比如说IPSAN—LUN ; FCSAN—LUN; NAS–共享目录；Fusionstorage—存储池；本地硬盘
注意：
（1）一个存储资源可以创建多个存储设备
（2）一个存储设备可以挂载给多个主机（共享存储）
（3）一个主机也可以挂载多个存储设备
操作：前提是存储工程师已经在存储侧配置完成
（1）扫描存储设备（每个主机都能扫描到各自的存储设备，也能扫描到共享的存储设备）

三、数据存储

存储设备多种多样，使用方式也是有差异的，所以云计算平台为了提供统一的使用接口，在存储设备之上添加一个逻辑层，屏蔽底层存储设备的差异，对上提供统一存储使用方式，该过程就是存储设备转换成数据存储

3.1数据存储的使用方式

（1）虚拟化数据存储

在存储设备的基础上进行格式转换并格式化创建文件系统（虚拟化的本地硬盘----EXT4 虚拟化的san存储----VIMS NAS—NFS）

注意：

优点—可以支持高级特性，比如创建在该数据存储上的虚拟机可以支持快照、磁盘扩容、链接克隆、精简磁盘等
缺点—读写性能没有非虚拟化高（因为有空间寻址的过程）

（2）非虚拟化数据存储

在存储设备的基础上进行格式转换，不创建文件系统。----该方式目前6.3平面lun、共享目录、本地硬盘这些存储设备不支持该类型数据存储

注意：

优点—读写性能高（空间连续分配，无寻址问题）

缺点—不支持存储的高级特性

（3）裸设备映射

是将SAN存储的物理LUN直接作为磁盘绑定给业务虚拟机，使SAN存储具有更高的性能。该类型的数据存储只能整块当做裸设备映射的磁盘使用，不可分割，因此只能创建与数据存储同等容量的磁盘，且不支持虚拟化存储的高级功能。

适用于：对于读写性能要求高的场景，一般用在数据库rac场景。

​ 存储资源----对应的存储设备-----可以支持的数据存储类型
​ a、IPSAN、FCSAN—lun----虚拟化、裸设备映射
​ b、本地硬盘-------本地硬盘-----虚拟化
​ c、NAS----共享目录----虚拟化

四、磁盘

4.1 磁盘类型

（1）普通磁盘

该类型磁盘只能挂载给一个虚拟机使用

（2）共享磁盘

该类型磁盘可以挂载给多个虚拟机共同使用

4.2 磁盘的配置模式

（1）普通磁盘

根据磁盘容量为磁盘分配空间，在创建过程中会将物理设备上保留的数据置零。这种格式的磁盘性能要优于其他两种磁盘格式，但创建这种格式的磁盘所需的时间可能会比创建其他类型的磁盘长。
建议系统盘使用该模式。

（2）普通延迟置零

根据磁盘容量为磁盘分配空间，创建时不会擦除物理设备上保留的任何数据，但后续从虚拟机首次执行写操作时会按需要将其置零。创建速度比“普通”模式快；IO性能介于“普通”和“精简”两种模式之间。

（3）精简磁盘

用多少分多少空间，随着用户写入数据的增加，使用的空间逐渐膨胀，该类型磁盘可以有效减少已分配但是未使用的空间大小，减少浪费。边写入边分配边置零，读写性能最差
读写性能由高到底：普通》延迟置零》精简

精简磁盘只分不回收

（4）差分磁盘

差分磁盘必须基于一个已有的父磁盘文件来创建，它只记录对与父磁盘差异的数据，包括数据的增改，差分磁盘不能脱离父卷

常用于快照技术，链接克隆。能够保护父磁盘

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-cFlCjnGk-1628857075562)(C:\Users\Jack\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210813111125885.png)]

4.3 磁盘模式

（1）从属

对该虚拟机打快照时包含该磁盘，数据永久写入该磁盘

（2）独立-持久

对该虚拟机打快照时不包含该磁盘，数据永久写入该磁盘，不会随着虚拟机关机而数据丢失

（3）独立-非持久

对该虚拟机打快照时不包含该磁盘，写入该磁盘的数据会随虚拟机关机而消失。

a、虚拟化本地硬盘----磁盘类型：普通、共享
磁盘配置模式：普通、精简、延迟置零
磁盘模式：从属、独立-持久、独立-非持久

b、虚拟化san存储----磁盘类型：普通、共享
磁盘配置模式：普通、精简、延迟置零
磁盘模式：从属、独立-持久、独立-非持久

c、nas存储—磁盘类型：普通、共享
磁盘配置模式：普通、精简
磁盘模式：从属、独立-持久、独立-非持久

五、快照

FC平台VM基于ROW技术实现快照

1）快照原理

虚拟机打快照用的是差分快照技术，差分快照有两种技术row和cow

1、COW（写时拷贝）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-J2gGqEtk-1628857075573)(C:\Users\Jack\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210813123245935.png)]

COW技术，快照被激活时，会创建映射表记录数据映射关系

当写入新数据的时候，先将老数据写入资源空间在写入新数据

写性能较差

读性能高

2、ROW（写时重定向）

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-48WRqrk3-1628857075577)(E:\Typora\Image\image-20210813124622508.png)]

用户在T0时刻打快照，那么这个卷就变成了只快照，然后再它的基础上生成一个差分磁盘文件，用户写入数据不会再写入原磁盘而是写入差分磁盘文件中，这能大大提高写的效率。

读数据的时候则是先从差分文件里读，读不到再去原磁盘读

打的快照越多，性能越低

快照回滚时，会删除原差分磁盘文件，再回滚的磁盘文件再生成一个新的差分磁盘文件

2）快照类型：

1、普通快照

快照会保存磁盘当前数据。

2、内存快照

快照创建时会保存虚拟机当前内存中的数据。

3、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。

3）创建快照、回滚快照、删除快照

4）不支持快照的情况

a、当数据存储类型为“虚拟化本地硬盘”、“虚拟化SAN存储”、“NAS存储”或“FusionStorage Block”，且磁盘类型为“共享”时，该磁盘不支持创建快照，默认“独立-持久”。

b、“独立-持久”或“独立-非持久”，则对虚拟机创建快照时，不对该磁盘的数据进行快照。

c、一台VM一旦存在共享类磁盘，整台VM不支持打快照

5）内存快照相关

a、虚拟机状态为运行中时，若创建内存快照，快照会保留虚拟机的实时状况；若不创建内存快照，则快照中磁盘数据可能不一致。
b、内存快照要求：虚拟机没有绑定共享磁盘。
虚拟机中的磁盘均支持快照。
c、一台主机只能同时创建一个内存快照。
d、当虚拟机系统盘数据存储类型为NAS存储时，不支持创建内存快照。
e、休眠状态时，默认生成内存快照；
f、当对光驱、软驱设备进行读写操作时创建内存快照，则在快照恢复虚拟机时可能导致数据恢复不完全。
g、当虚拟机在进行如热迁移、在线增加CPU、重启或关机，不能进行虚拟机内存快照创建操作。

六、存储热迁移

1）存储热迁移

​ 将虚拟机中的磁盘从一个数据存储迁移到另一个数据存储中。

按磁盘迁移

虚拟机多个磁盘可以分别选择迁移的目的数据存储和迁移后的磁盘模式

整体迁移

虚拟机磁盘作为一个整体，从源数据存储迁移到目的数据存储

2）迁移过程（FC6.1)

1、读取源存储上的磁盘文件信息（格式、容量）
2、根据磁盘信息在目标存储上创建与源存储一致的空镜像文件
3、将目标磁盘文件与源磁盘文件设置为镜像（io mirror），就可以使得vm对源存储的修改也同步到目标磁盘文件上，保证数据一致性
4、将源磁盘文件上的基线数据迁移到目标磁盘文件
5、迁移完成后，短暂暂停上层vm的io请求，修改与目的磁盘文件的映射关系

FC6.3迁移过程通过差分磁盘文件实现
1、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。
2、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。
3、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。

3）热迁移约束

不支持迁移已挂载的**“共享”类型的磁盘和链接克隆虚拟机的磁盘**。

不支持迁移已挂载的总线类型为“IDE”的磁盘。

不支持非持久化磁盘的迁移。在条件允许的情况下，建议将虚拟机关闭后迁移。

不支持在不同的FusionStorage Block存储资源之间进行迁移。

虚拟机为“已停止”时，如果目的数据存储为FusionStorage Block，不支持带快照 虚拟机磁盘的迁移。

虚拟机为“已停止”时，如果源数据存储为FusionStorage Block，不支持带快照虚 拟机磁盘的迁移。

4）应用场景

1.将数据存储的所有卷迁移后，可以对数据存储进行减容
2.可以调整数据存储之间的负荷
3.虚拟机从低性能的数据存储迁移到高性能的数据存储

5）范围

（1）虚拟机状态为“已停止”时，可以在以下存储之间进行迁移：
虚拟化存储之间
同一个FusionStorage Block存储资源的不同数据存储之间
虚拟化存储和FusionStorage Block数据存储之间
（2）虚拟机状态为“运行中”时，可以在虚拟化数据存储之间进行迁移。

七、RDM-裸设备映射

1）只针对SAN上的LUN
2）LUN添加成裸设备数据存储只能创建一个磁盘
3）磁盘类型只能为共享
4）高级特性只能在SAN存储上实现
5）挂载给VM只能通过SCSI总线不能走virtio总线

八、增加VM磁盘容量

1）虚拟机处于“已停止”或“运行中”状态时，才可以进行磁盘扩容。

2）当磁盘所属的数据存储类型为虚拟化本地硬盘、虚拟化SAN存储、NAS存储或FS存储时，才能增加磁盘容量。

3）当磁盘所属的数据存储类型为NAS存储，且磁盘的配置模式为“普通”时，不支持在线增加磁盘容量。

4）当磁盘模式为“独立-非持久”时，不支持在线增加磁盘容量。

5）以下情况不支持磁盘扩容：

磁盘为共享磁盘或者差分磁盘时不支持扩容。
虚拟机模板不支持扩容。

九、LUN对应数据存储扩容

1）数据存储源LUN在底层存储管理界面上扩容容量
2）增加新的LUN 一个数据存储来源会存在多个LUN的存储设备