Quelle théorie du programme est à la base du système de gestion du stockage virtuel ?

La base du système de gestion du stockage virtuel est la théorie de la « localité » du programme. La technologie de stockage virtuel est basée sur le principe de localité du programme, et le principe de localité du programme se reflète dans deux aspects : 1. La localité temporelle signifie qu'une fois qu'une instruction est exécutée, elle peut être à nouveau exécutée bientôt ; signifie que si l'on accède à une certaine unité de stockage, les unités adjacentes à l'unité de stockage sont également accessibles rapidement.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

La base du système de gestion du stockage virtuel est la théorie de la « localité » du programme.

Le stockage dit virtuel consiste à combiner organiquement la mémoire et le stockage externe pour obtenir une "mémoire" de grande capacité. On peut dire que les performances globales de la plate-forme du réseau de stockage affecteront directement le fonctionnement normal de l'ensemble du système.

La technologie de stockage virtuel est basée sur le principe de localité du programme. Le principe de localité du programme se reflète sous deux aspects : la localité temporelle et la localité spatiale. La localité temporelle signifie qu'une fois qu'une instruction est exécutée, elle peut être à nouveau exécutée bientôt ; la localité spatiale signifie que si une certaine unité de stockage est accédée, les unités adjacentes à l'unité de stockage pourront également être rapidement accessibles.

Classification du stockage virtuel

Il n'existe pas de norme unifiée pour le développement du stockage virtuel

• Il existe deux méthodes principales en termes de topologie du stockage virtualisé : symétrique et asymétrique.

  La technologie de stockage virtuel symétrique signifie que le dispositif de contrôle du stockage virtuel, le système logiciel de stockage et le dispositif de commutation sont intégrés dans un tout et intégrés dans le chemin de transmission des données du réseau ; la technologie de stockage virtuel asymétrique signifie que le dispositif de contrôle du stockage virtuel est indépendant des données. transmission en dehors du chemin.

• En termes de principe de mise en œuvre du stockage virtualisé, il existe deux manières : la virtualisation des blocs de données et le système de fichiers virtuel.

Les détails sont les suivants :

Stockage virtuel symétrique

Le dispositif de contrôle de stockage High Speed ​​​​Traffic Director (HSTD) est intégré au sous-système de pool de stockage Storage Pool pour former une appliance SAN. On peut voir que dans cette solution, le dispositif de contrôle de stockage HSTD joue un rôle central dans le processus d'échange de données entre l'hôte et le pool de stockage. Le processus de stockage virtuel de cette solution est le suivant : le système de gestion du stockage intégré HSTD virtualise les disques durs physiques du pool de stockage en unités de stockage logiques (LUN) et effectue le mappage des ports (spécifiant les ports par lesquels un certain LUN peut être vu). , le côté hôte mappe chaque unité de stockage visible à une lettre de lecteur reconnue par le système d'exploitation. Lorsque l'hôte écrit des données sur l'appliance SAN, l'utilisateur doit uniquement spécifier l'emplacement d'écriture des données comme lettre de lecteur mappé (LUN). Les données transitent par le port parallèle haut débit du HSTD et sont d'abord écrites dans le cache. Le système de gestion du stockage dans le HSTD termine automatiquement la conversion de l'emplacement cible du LUN en disque dur physique. Au cours de ce processus, l'utilisateur ne voit que l'unité logique virtuelle et ne se soucie pas de la structure organisationnelle physique spécifique de chaque LUN. Cette solution présente les principales caractéristiques suivantes :

(1) Utiliser un cache de grande capacité pour augmenter considérablement la vitesse de transmission des données.

Le cache est un support intermédiaire largement utilisé dans les systèmes de stockage sur le chemin d'E/S entre l'hôte et le périphérique de stockage. Lorsque l'hôte lit les données du périphérique de stockage, il lira les données connectées à l'emplacement de stockage de données actuel dans le cache et conservera les données appelées plusieurs fois dans le cache lorsque l'hôte lit les données, il y a une forte probabilité que ; il peut trouver les données requises dans le cache. Lire directement depuis le cache. La vitesse de lecture des données du cache n'est affectée que par la vitesse de propagation du signal électrique (égale à la vitesse de la lumière), elle est donc bien supérieure à la vitesse de rotation mécanique du disque lors de la lecture des données du disque dur . Lorsque l'hôte écrit des données sur le périphérique de stockage, il écrit d'abord les données dans le cache. Une fois l'opération d'écriture côté hôte terminée, les données sont ensuite écrites du cache sur le disque dur. Ceci est également plus rapide que l'écriture directe sur le disque dur. disque dur

(2) La technologie parallèle multiport élimine les goulots d'étranglement d'E/S.

Dans les périphériques de stockage FC traditionnels, il existe une relation fixe entre le port de contrôle et le disque logique. L'accès à un disque dur ne peut se faire que via le port du contrôleur qui le contrôle. Dans un périphérique de stockage virtuel symétrique, la relation entre le port de stockage de l'appliance SAN et le LUN est virtuelle, ce qui signifie que plusieurs hôtes peuvent accéder simultanément au même LUN via plusieurs ports de stockage (jusqu'à 8 dans Fibre Channel 100 Mo/bande passante) ; En principe, plus il y a de ports travaillant en parallèle, plus la bande passante des données est élevée.

(3) L'unité de stockage logique offre une vitesse d'accès au disque à grande vitesse.

Dans l'environnement d'application vidéo, l'application lit et écrit des données dans des blocs de données de taille fixe (de 512 octets à 1 Mo). Afin de garantir les besoins en bande passante des applications, les systèmes de stockage sont souvent conçus pour atteindre leurs meilleures performances d'E/S lorsque des tailles de blocs de données supérieures à 512 octets sont transmises. Dans les structures SAN traditionnelles, lorsque les besoins en capacité augmentent, la seule solution consiste à lier plusieurs disques (physiques ou logiques) en ensembles de bandes pour obtenir des LUN de grande capacité. Dans un système de stockage virtuel symétrique, l'hôte dispose de LUN de grande capacité et hautes performances au lieu de volumes logiques aux performances médiocres implémentés à l'aide d'ensembles de bandes. Par rapport aux ensembles de bandes, Power LUN présente de nombreux avantages. Par exemple, les gros blocs d'E/S seront véritablement acceptés par le système de stockage, augmentant ainsi la vitesse de transfert des données et, comme il n'y a pas de traitement d'ensemble de bandes, le processeur hôte peut soulager ; beaucoup de problèmes. Charge importante, améliore les performances de l'hôte.

(4) Performances de tolérance aux pannes du système HSTD couplé.

Dans un système de stockage virtuel symétrique, HSTD est le seul endroit pour les E/S de données et le pool de stockage est l'endroit où les données sont stockées. Étant donné que les données du pool de stockage disposent d'un mécanisme de tolérance aux pannes pour garantir la sécurité, les utilisateurs se demanderont naturellement si HSTD dispose d'une protection tolérante aux pannes. Comme de nombreux systèmes de stockage à grande échelle, dans les systèmes de stockage virtuel symétriques matures, les HSTD sont configurés par paires, et chaque paire de HSTD assure la cohérence des données du cache et la communication mutuelle via le service de gestion de réseau intégré dans l'appliance SAN.

(5) L'équipement de commutation peut être facilement connecté au-dessus de l'appliance SAN pour créer un SAN structuré de très grande taille.

Étant donné que le système maintient une structure SAN standard et fournit un support technique pour l'expansion et l'interconnexion du système, les dispositifs de commutation peuvent être facilement connectés à l'appliance SAN pour réaliser un SAN structuré en tissu à très grande échelle.

Système de stockage virtuel asymétrique

Chaque hôte et périphérique de gestion de stockage virtuel du réseau sont connectés à la baie de disques, dans laquelle le chemin des données de l'hôte atteint la baie de disques via le périphérique de commutation FC ; paires de périphériques de stockage Les baies de disques connectées sur le réseau sont virtualisées et les LUN de chaque baie de stockage sont virtualisés en ensembles de bandes logiques (Strips), et chaque hôte du réseau se voit attribuer des droits d'accès (en écriture, utilisable, en lecture, accès interdit) . Lorsque l'hôte souhaite accéder à une bande, il doit d'abord accéder au périphérique de stockage virtuel, lire les informations sur la bande et les autorisations d'accès, puis accéder aux données réelles de la bande via le périphérique de commutation. Au cours de ce processus, l'hôte ne reconnaîtra que la bande logique et non directement le disque dur physique. Cette solution présente les caractéristiques suivantes :

(1) Combiner logiquement les capacités de différentes baies de disques durs physiques pour implémenter des ensembles de bandes virtuelles et lier plusieurs ports de contrôleur de baie, ce qui améliore dans une certaine mesure la disponibilité de la bande passante du système.

(2) Lorsque le nombre de ports de commutation est suffisant, deux périphériques de stockage virtuels peuvent être installés dans un réseau pour obtenir la redondance des informations Strip et des droits d'accès.

Cependant, cette solution présente les inconvénients suivants :

(1) Cette solution est essentiellement un ensemble de bandes - une structure de matrice de disques une fois qu'un contrôleur de matrice de disques dans l'ensemble de bandes est endommagé, ou le chemin de cette matrice vers le commutateur. est endommagé. Un dommage au câble de cuivre ou au GBIC entraînera la mise hors ligne d'un LUN virtuel et l'ensemble de bandes lui-même n'a aucune tolérance aux pannes. L'endommagement d'un LUN entraîne la perte de données dans l'ensemble de la bande.

(2) Étant donné que l'amélioration de la bande passante de cette solution est obtenue grâce à la liaison de port de baie et que la bande passante effective des contrôleurs de baie Fibre Channel ordinaires n'est qu'environ 40 Mo/s, donc pour atteindre une bande passante de plusieurs centaines de mégaoctets, il faut appeler plus d'un Une douzaine de baies occuperont des dizaines de ports de commutation, ce qui est irréalisable dans les réseaux de petite et moyenne taille ne comportant qu'un ou deux commutateurs.

(3) Étant donné que les performances de différentes marques et modèles de baies de disques ne sont pas exactement les mêmes, si des baies de différentes marques et modèles sont liées à des fins de virtualisation, cela posera un problème : l'écriture ou la lecture des données. La vitesse de chaque concurrent Le flux de données est différent pendant la transmission, ce qui signifie que la séquence originale des paquets de données est perturbée une fois la transmission terminée et que le système doit prendre du temps et des ressources pour trier à nouveau les paquets de données, ce qui affectera sérieusement les performances du système.

Virtualisation des blocs de données et système de fichiers virtuels

La solution de stockage virtuel par blocs de données se concentre sur la résolution des conflits et des retards lors de la transmission des données. Dans un SAN doté d'une structure Fabric à grande échelle composée de plusieurs commutateurs, étant donné que plusieurs hôtes accèdent aux périphériques de stockage via plusieurs ports de commutateur, les conflits de latence et de blocs de données constituent des problèmes très graves. La solution de stockage virtuel par blocs de données utilise la technologie parallèle multiport virtuelle pour fournir une bande passante extrêmement élevée pour plusieurs clients, minimisant ainsi les retards et les conflits. Dans les applications pratiques, la solution de stockage virtuel par blocs de données utilise une topologie symétrique.

La solution de stockage de système de fichiers virtuel se concentre sur la résolution du problème du mécanisme de sécurité du partage de fichiers dans les réseaux à grande échelle. Garantissez la sécurité des fichiers réseau en spécifiant différentes autorisations d'accès pour différents sites. Dans les applications pratiques, les solutions de stockage de systèmes de fichiers virtuels prennent la forme d'une topologie asymétrique.

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