仮想ストレージ管理システムはどのようなプログラム理論に基づいて構築されていますか?-よくある問題-php.cn

仮想ストレージ管理システムの基礎は、プログラムの「局所性」理論です。仮想ストレージテクノロジはプログラムの局所性の原則に基づいており、プログラムの局所性の原則は 2 つの側面に反映されています: 1. 時間の局所性: 時間の局所性とは、命令が実行された後、すぐに再度実行される可能性があることを意味します; 2. 空間的な局所性これは、ある記憶装置にアクセスすると、その記憶装置に隣接する装置にも素早くアクセスできることを意味する。

仮想ストレージ管理システムはどのようなプログラム理論に基づいて構築されていますか?

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

仮想ストレージ管理システムの基礎は、プログラムの「局所性」理論です。

メモリと外部ストレージを有機的に組み合わせて大容量の「メモリ」を得る、これを仮想ストレージと呼びます。ストレージネットワークプラットフォームの全体的なパフォーマンスは、システム全体の通常の動作に直接影響すると言えます。

仮想ストレージテクノロジは、プログラムの局所性の原則に基づいており、これは時間の局所性と空間の局所性という 2 つの側面に反映されます。時間的局所性とは、命令が実行された後、すぐに再度実行される可能性があることを意味し、空間的局所性とは、ある記憶装置にアクセスすると、その記憶装置に隣接する装置にもすぐにアクセスされる可能性があることを意味します。

#仮想ストレージの分類

仮想ストレージの開発には統一された標準がありません。

From 仮想化ストレージトポロジには、対称と非対称の 2 つの主な方法があります。
対称型仮想ストレージ技術とは、ネットワークデータ伝送路に組み込まれた、全体として統合された仮想ストレージ制御装置、ストレージソフトウェアシステム、スイッチング装置を指し、非対称仮想ストレージ技術とは、独立した仮想ストレージ制御装置を指します。データ伝送経路のこと。
#詳細は次のとおりです。

対称型仮想ストレージ

ストレージ制御デバイスの高速トラフィックディレクター (HSTD) は、ストレージプールサブシステムのストレージプールと統合され、SAN アプライアンスを形成します。このソリューションでは、ストレージ制御デバイス HSTD がホストとストレージプール間のデータ交換プロセスにおいて中心的な役割を果たしていることがわかります。このソリューションの仮想ストレージプロセスは次のとおりです。HSTD 組み込みストレージ管理システムは、ストレージプール内の物理ハードディスクを論理ストレージユニット (LUN) に仮想化し、ポートマッピング (特定の LUN が認識できるポートを指定する) を実行します。、ホスト側は、可視の各ストレージユニットをオペレーティングシステムによって認識されるドライブ文字にマッピングします。ホストが SAN アプライアンスにデータを書き込むとき、ユーザーはマップされたドライブ文字 (LUN) としてデータの書き込み場所を指定するだけで済みます。データは HSTD の高速パラレルポートを通過し、最初にキャッシュに書き込まれます。 HSTD のストレージ管理システムは、LUN から物理ハードディスクへのターゲットロケーションの変換を自動的に完了します。このプロセス中、ユーザーは仮想論理ユニットのみを参照し、各 LUN の特定の物理的な組織構造は気にしません。このソリューションの主な特長は以下のとおりです。仮想ストレージ管理システムはどのようなプログラム理論に基づいて構築されていますか?

(1) 大容量キャッシュを使用し、データ転送速度を大幅に高速化します。

キャッシュは、ホストとストレージデバイス間の I/O パス上のストレージシステムで広く使用されている中間媒体です。ホストがストレージデバイスからデータを読み取るとき、現在のデータ保存場所に接続されているデータをキャッシュに読み取り、複数回呼び出されたデータをキャッシュに保持します。ホストがデータを読み取るとき、高い確率で、必要なデータをキャッシュから見つけることができます。キャッシュから直接読み取ります。キャッシュからデータを読み取るときの速度は、電気信号の伝播速度（光の速度に等しい）のみに影響されるため、ハードディスクからデータを読み取るときのディスクの機械的回転速度よりもはるかに高速です。ホストがストレージデバイスにデータを書き込む場合、まずデータをキャッシュに書き込みます。ホスト側の書き込み操作が停止した後、データはキャッシュからハードディスクに書き込まれます。これは、ストレージデバイスに直接書き込むよりも高速です。ハードディスク。

(2) マルチポート並列テクノロジにより、I/O ボトルネックが解消されます。

従来の FC ストレージデバイスでは、制御ポートと論理ディスクの間に固定の関係があり、ハードディスクへのアクセスは、ハードディスクを制御するコントローラポート経由でのみ可能です。対称仮想ストレージデバイスでは、SAN アプライアンスのストレージポートと LUN の間の関係は仮想的です。つまり、複数のホストが複数のストレージポート (最大 8 つ) を介して同じ LUN に同時にアクセスできます (ファイバチャネルでは 100MB/帯域幅)。一般的な前提の下では、並行して動作するポートの数が増えるほど、データ帯域幅が増加します。

(3) 論理ストレージユニットにより、高速なディスクアクセス速度を実現します。

ビデオアプリケーション環境では、アプリケーションは固定サイズのデータブロック (512 バイトから 1 MB) でデータの読み取りと書き込みを行います。アプリケーションの帯域幅要件を確保するために、ストレージシステムは多くの場合、512 バイトを超えるデータブロックサイズが送信されるときに最高の I/O パフォーマンスが達成されるように設計されています。従来の SAN 構造では、容量要件が増大した場合、唯一の解決策は、複数のディスク (物理または論理) をストライプセットにバインドして大容量の LUN を実現することです。対称仮想ストレージシステムでは、ストライプセットを使用して実装された低パフォーマンスの論理ボリュームの代わりに、真に大容量で高性能の LUN がホストに提供されます。ストライプセットと比較すると、Power LUN には多くの利点があります。たとえば、大きな I/O ブロックがストレージシステムによって実際に受け入れられるため、データ転送速度が効果的に向上します。また、ストライプセットの処理がないため、ホスト CPU は負荷を軽減できます。多くの問題があり、負担が大きく、ホストのパフォーマンスが向上します。

(4) ペアリングされた HSTD システムの耐障害性能。

対称型仮想ストレージシステムでは、HSTD がデータ I/O の唯一の場所であり、ストレージプールがデータを保存する場所です。ストレージプール内のデータにはセキュリティを確保するためのフォールトトレラントメカニズムが備わっているため、ユーザーは当然、HSTD にフォールトトレラント保護があるかどうか疑問に思うでしょう。多くの大規模ストレージシステムと同様、成熟した対称仮想ストレージシステムでは、HSTD がペアで構成され、HSTD の各ペアは、SAN アプライアンスに組み込まれたネットワーク管理サービスを通じてキャッシュデータの一貫性と相互通信を実現します。

(5) SAN アプライアンス上にスイッチング機器を簡単に接続し、超大規模な Fabric 構造の SAN を実現します。

システムは標準的なSAN構造を維持し、システムの拡張や相互接続に対する技術サポートを提供するため、SANアプライアンス上にスイッチング機器を簡単に接続し、超大規模なファブリック構造のSANを実現します。

#非対称仮想ストレージシステム

仮想ストレージ管理システムはどのようなプログラム理論に基づいて構築されていますか?

ネットワーク内のすべてのホストと仮想ストレージ管理デバイスは、ディスクアレイに接続されます。ホストのデータパスは FC スイッチングデバイスを介してディスクアレイに到達し、仮想ストレージデバイスはネットワークに接続されたディスクアレイ上で仮想化操作を実行し、各ストレージアレイ内の LUN を論理ストリップセット (ストリップ) に仮想化し、仮想化を実行します。各ホストは、各ストリップへのアクセス権 (書き込み可能、読み取り可能、アクセス禁止) を指定します。ホストがストリップにアクセスする場合、まず仮想ストレージデバイスにアクセスし、ストリップ情報とアクセス許可を読み取り、次にスイッチングデバイスを介してストリップ内の実際のデータにアクセスする必要があります。このプロセス中、ホストは論理ストリップのみを認識し、物理ハードディスクを直接認識しません。

(1) 異なる物理ハードディスクアレイの容量を論理的に組み合わせて仮想ストライプセットを実装し、複数のアレイコントローラポートをバインドしてパフォーマンスをある程度向上させます。システムの。

(2) スイッチのポート数が十分な場合は、1 つのネットワークに 2 つの仮想ストレージデバイスを設置して、ストリップ情報とアクセス権の冗長化を実現できます。

ただし、このソリューションには次の欠点があります:

(1) このソリューションは本質的にストライプセットとディスクアレイの構造ですが、ストライプセット内のディスクアレイコントローラが損傷すると、アレイからスイッチへのパス上の銅線ケーブルまたは GBIC が損傷すると、仮想 LUN がオフラインになります。ストライプセット自体にはフォールトトレランスがありません。LUN の損傷は、ストリップ全体のデータの損失を意味します。。

(2) このソリューションの帯域幅の向上はアレイポートのバインディングによって実現され、通常のファイバチャネルアレイコントローラの実効帯域幅はわずか約 40MB/S であるため、数百 MB の帯域幅に達する必要があります。これは、十数のスイッチポートを占有する十数のアレイを呼び出すことを意味しますが、スイッチが 1 つまたは 2 つしかない中小規模のネットワークではこれは実現できません。

(3) さまざまなブランドやモデルのディスクアレイのパフォーマンスはまったく同じではないため、仮想化の目的で異なるブランドやモデルのディスクアレイをバインドすると、次の問題が発生します。同時に実行される各データストリームは、書き込み時または読み取り時に異なります。これは、送信完了後に元のデータパケットの順序が乱れることを意味し、システムはデータパケットを再ソートするために時間とリソースを消費する必要があり、これが深刻な影響を及ぼします。システムのパフォーマンス。

データブロック仮想化と仮想ファイルシステム

データブロック仮想ストレージソリューションは、データ転送中の競合と遅延の解決に重点を置いています。複数のスイッチで構成される大規模なファブリック構造の SAN では、複数のホストが複数のスイッチポートを介してストレージデバイスにアクセスするため、遅延とデータブロックの競合が非常に深刻な問題になります。データブロック仮想ストレージソリューションは、仮想マルチポートパラレルテクノロジを使用して、複数のクライアントに非常に高い帯域幅を提供し、遅延や競合の発生を最小限に抑えます。実際のアプリケーションでは、データブロック仮想ストレージソリューションは対称トポロジを使用します。

仮想ファイルシステムストレージソリューションは、大規模ネットワークにおけるファイル共有のセキュリティメカニズムの問題の解決に焦点を当てています。サイトごとに異なるアクセス許可を指定することで、ネットワークファイルのセキュリティを確保します。実際のアプリケーションでは、仮想ファイルシステムストレージソリューションは非対称トポロジの形式をとります。