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?

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。

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。

#仮想化ストレージの実装原理には、データブロック仮想化と仮想ファイルシステムの 2 つの方法があります。

• #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。

(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

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。

関連知識の詳細については、

FAQ 列をご覧ください。

以上が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?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。