가상 스토리지 관리 시스템의 기초가 되는 프로그램 이론은 무엇입니까?

가상 스토리지 관리 시스템의 기본은 프로그램의 '지역성' 이론입니다. 가상 저장 기술은 프로그램 지역성 원칙을 기반으로 하며 프로그램 지역성 원칙은 두 가지 측면에서 반영됩니다. 1. 시간 지역성 시간 지역성은 명령이 실행된 후 곧 다시 실행될 수 있음을 의미합니다. 이는 특정 저장 장치에 액세스하면 해당 저장 장치에 인접한 장치에도 빠르게 액세스할 수 있음을 의미합니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 7 시스템, Dell G3 컴퓨터.

가상 스토리지 관리 시스템의 기본은 프로그램의 "지역성" 이론입니다.

소위 가상 저장소는 메모리와 외부 저장소를 유기적으로 결합하여 대용량의 "메모리"를 얻는 것을 가상 저장소라고 합니다. 스토리지 네트워크 플랫폼의 전반적인 성능은 전체 시스템의 정상적인 작동에 직접적인 영향을 미친다고 할 수 있습니다.

가상 저장 기술은 프로그램 지역성 원칙을 기반으로 하며, 프로그램 지역성 원칙은 시간 지역성과 공간 지역성 두 가지 측면으로 반영됩니다. 시간적 지역성은 명령이 실행된 후 곧 다시 실행될 수 있음을 의미하고, 공간적 지역성은 특정 저장 단위에 액세스하면 해당 저장 단위에 인접한 단위에도 곧 액세스될 수 있음을 의미합니다.

가상 스토리지 분류

가상 스토리지 개발에는 통일된 표준이 없습니다.

• 가상 스토리지 토폴로지에는 대칭형과 비대칭형의 두 가지 주요 방법이 있습니다.

  대칭형 가상 저장소 기술은 가상 저장소 제어 장치, 저장소 소프트웨어 시스템 및 스위칭 장치가 전체로 통합되어 네트워크 데이터 전송 경로에 내장되어 있음을 의미합니다. 비대칭 가상 저장소 기술은 가상 저장소 제어 장치가 데이터와 독립되어 있음을 의미합니다. 경로 외부로 전송.

• 가상화된 스토리지의 구현 원리에는 데이터 블록 가상화와 가상 파일 시스템의 두 가지 방법이 있습니다.

자세한 내용은 다음과 같습니다.

대칭형 가상 스토리지

스토리지 제어 장치인 HSTD(High Speed ​​​Traffic Directors)는 스토리지 풀 하위 시스템인 Storage Pool과 통합되어 SAN Appliance를 구성합니다. 이 솔루션에서는 스토리지 제어 장치 HSTD가 호스트와 스토리지 풀 간의 데이터 교환 과정에서 핵심 역할을 한다는 것을 알 수 있습니다. 이 솔루션의 가상 스토리지 프로세스는 다음과 같습니다. HSTD 임베디드 스토리지 관리 시스템은 스토리지 풀의 물리적 하드 디스크를 논리 스토리지 유닛(LUN)으로 가상화하고 포트 매핑(특정 LUN을 볼 수 있는 포트 지정)을 수행합니다. , 호스트 측은 표시되는 각 저장 장치를 운영 체제에서 인식하는 드라이브 문자에 매핑합니다. 호스트가 SAN 어플라이언스에 데이터를 쓸 때 사용자는 데이터 쓰기 위치를 매핑된 드라이브 문자(LUN)로 지정하기만 하면 됩니다. 데이터는 HSTD의 고속 병렬 포트를 통과한 후 먼저 캐시에 기록됩니다. HSTD의 스토리지 관리 시스템은 LUN에서 물리적 하드 디스크로 대상 위치의 변환을 자동으로 완료합니다. 이 프로세스 동안 사용자는 가상 논리 장치만 볼 수 있으며 각 LUN의 특정 물리적 조직 구조는 신경 쓰지 않습니다. 이 솔루션은 다음과 같은 주요 기능을 가지고 있습니다.

(1) 대용량 캐시를 사용하여 데이터 전송 속도를 대폭 향상시킵니다.

캐시는 호스트와 저장 장치 사이의 I/O 경로에 있는 저장 시스템에서 널리 사용되는 중간 매체입니다. 호스트가 저장 장치에서 데이터를 읽을 때 현재 데이터 저장 위치에 연결된 데이터를 캐시로 읽고 호스트가 데이터를 읽을 때 여러 번 호출된 데이터를 캐시에 보관합니다. 캐시에서 필요한 데이터를 찾을 수 있습니다. 캐시에서 직접 읽습니다. 캐시에서 데이터를 읽을 때의 속도는 전기 신호의 전파 속도(빛의 속도와 동일)에만 영향을 받으므로 하드 디스크에서 데이터를 읽을 때 디스크의 기계적 회전 속도보다 훨씬 빠릅니다. . 호스트는 저장 장치에 데이터를 쓸 때 먼저 캐시에 데이터를 씁니다. 호스트 측 쓰기 작업이 중지된 후 데이터가 캐시에서 하드 디스크에 기록됩니다. 이는 하드 디스크에 직접 쓰는 것보다 빠릅니다. 하드 디스크

(2) 다중 포트 병렬 기술은 I/O 병목 현상을 제거합니다.

기존 FC 저장 장치에서는 제어 포트와 논리 디스크 사이에 고정된 관계가 있습니다. 하드 디스크에 대한 액세스는 이를 제어하는 ​​컨트롤러 포트를 통해서만 가능합니다. 대칭형 가상 저장 장치에서 SAN 어플라이언스의 저장 포트와 LUN 간의 관계는 가상입니다. 즉, 여러 호스트가 파이버 채널 100MB/대역폭의 여러 저장 포트(최대 8개)를 통해 동일한 LUN에 동시에 액세스할 수 있습니다. 일반적인 전제에 따르면 병렬로 작동하는 포트가 많을수록 데이터 대역폭이 높아집니다.

(3) 논리적 저장 장치는 고속 디스크 액세스 속도를 제공합니다.

동영상 애플리케이션 환경에서 애플리케이션은 고정된 크기의 데이터 블록(512바이트~1MB)으로 데이터를 읽고 씁니다. 애플리케이션의 대역폭 요구 사항을 보장하기 위해 스토리지 시스템은 512바이트 이상의 데이터 블록 크기가 전송될 때 최고의 I/O 성능을 달성하도록 설계되는 경우가 많습니다. 기존 SAN 구조에서는 용량 요구 사항이 증가할 때 유일한 솔루션은 여러 디스크(물리적 또는 논리적)를 스트라이프 세트로 바인딩하여 대용량 LUN을 구현하는 것입니다. 대칭형 가상 스토리지 시스템에서 호스트에는 스트라이프 세트를 사용하여 구현된 저성능 논리 볼륨 대신 진정한 대용량, 고성능 LUN이 제공됩니다. 스트라이프 세트에 비해 Power LUN에는 많은 장점이 있습니다. 예를 들어 스토리지 시스템에서 대규모 I/O 블록을 수용하여 데이터 전송 속도를 효과적으로 높이고, 스트라이프 세트 처리가 없기 때문에 호스트 CPU가 많은 이점을 줄일 수 있습니다. 문제가 크면 호스트 성능이 향상됩니다.

(4) 페어링된 HSTD 시스템의 내결함성 성능.

대칭형 가상 스토리지 시스템에서 HSTD는 데이터 I/O를 위한 유일한 장소이고, 스토리지 풀은 데이터가 저장되는 장소입니다. 스토리지 풀의 데이터에는 보안을 보장하는 내결함성 메커니즘이 있으므로 사용자는 자연스럽게 HSTD에 내결함성 보호 기능이 있는지 궁금해할 것입니다. 많은 대규모 스토리지 시스템과 마찬가지로 성숙한 대칭 가상 스토리지 시스템에서 HSTD는 쌍으로 구성되며 각 HSTD 쌍은 SAN 어플라이언스에 내장된 네트워크 관리 서비스를 통해 캐시 데이터 일관성과 상호 통신을 달성합니다.

(5) SAN Appliance 위에 스위칭 장비를 쉽게 연결하여 초대형 Fabric 구조의 SAN을 구현할 수 있습니다.

시스템은 표준 SAN 구조를 유지하고 시스템 확장 및 상호 연결을 위한 기술 지원을 제공하므로 SAN Appliance에 스위칭 장치를 쉽게 연결하여 초대형 Fabric 구조의 SAN을 구현할 수 있습니다.

비대칭 가상 스토리지 시스템

네트워크의 모든 호스트와 가상 스토리지 관리 장치는 디스크 어레이에 연결되며, 여기서 호스트의 데이터 경로는 가상 스토리지를 통해 디스크 어레이에 도달합니다. 장치 쌍 네트워크에 연결된 디스크 어레이가 가상화되고, 각 스토리지 어레이의 LUN이 논리 스트립 세트(Strip)로 가상화되며, 네트워크의 각 호스트에는 액세스 권한(쓰기 가능, 사용 가능, 읽기, 액세스 금지)이 할당됩니다. 호스트가 스트립에 접근하려면 먼저 가상 저장 장치에 접근해 스트립 정보와 접근 권한을 읽어온 뒤 스위칭 장치를 통해 스트립에 있는 실제 데이터에 접근해야 한다. 이 프로세스 동안 호스트는 물리적 하드 디스크가 아닌 논리 스트립만 인식합니다. 이 솔루션은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

(1) 서로 다른 물리적 하드 디스크 어레이의 용량을 논리적으로 결합하여 가상 스트라이프 세트를 구현하고 여러 어레이 컨트롤러 포트를 바인딩하여 시스템의 가용성을 어느 정도 향상시킵니다.

(2) 스위치 포트 수가 충분할 경우 하나의 네트워크에 두 개의 가상 저장 장치를 설치하여 Strip 정보 및 액세스 권한의 이중화를 구현할 수 있습니다.

그러나 이 솔루션에는 다음과 같은 단점이 있습니다.

(1) 이 솔루션은 본질적으로 스트라이프 세트, 즉 디스크 어레이 구조입니다. 일단 스트라이프 세트의 디스크 어레이 컨트롤러가 손상되거나 이 어레이에서 스위치까지의 경로가 손상됩니다. 구리 케이블이나 GBIC가 손상되면 가상 LUN이 오프라인 상태가 되고 스트라이프 세트 자체에는 내결함성이 없습니다. LUN이 손상되면 전체 스트립의 데이터가 손실됩니다.

(2) 이 솔루션의 대역폭 향상은 어레이 포트 바인딩을 통해 달성되고 일반 파이버 채널 어레이 컨트롤러의 유효 대역폭은 약 40MB/S에 불과하므로 수백 메가바이트의 대역폭을 달성한다는 것은 수십 개의 어레이가 수십 개의 스위치 포트를 차지하게 되는데, 이는 스위치가 한두 개밖에 없는 중소 규모 네트워크에서는 실현 불가능합니다.

(3) 다양한 브랜드와 모델의 디스크 어레이의 성능이 완전히 동일하지 않기 때문에, 서로 다른 브랜드와 모델의 어레이를 가상화 목적으로 바인딩하면 데이터 쓰기 또는 읽기 문제가 발생합니다. 각 동시 속도 데이터 스트림은 전송 중에 다릅니다. 즉, 원래 데이터 패킷 순서는 전송이 완료된 후 중단되고 시스템은 데이터 패킷을 다시 정렬하는 데 시간과 리소스를 소비해야 하며 이는 시스템 성능에 심각한 영향을 미칩니다.

데이터 블록 가상화 및 가상 파일 시스템

데이터 블록 가상 스토리지 솔루션은 데이터 전송 중 충돌과 지연을 해결하는 데 중점을 둡니다. 다수의 스위치로 구성된 대규모 Fabric 구조 SAN에서는 다수의 호스트가 다수의 스위치 포트를 통해 저장 장치에 접속하기 때문에 지연 시간과 데이터 블록 충돌이 매우 심각한 문제입니다. 데이터 블록 가상 스토리지 솔루션은 가상 다중 포트 병렬 기술을 사용하여 여러 클라이언트에 매우 높은 대역폭을 제공하여 지연 및 충돌 발생을 최소화합니다. 실제 애플리케이션에서 데이터 블록 가상 스토리지 솔루션은 대칭 토폴로지를 사용합니다.

가상 파일 시스템 스토리지 솔루션은 대규모 네트워크에서 파일 공유의 보안 메커니즘 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다. 사이트마다 다른 액세스 권한을 지정하여 네트워크 파일의 보안을 보장합니다. 실제 애플리케이션에서 가상 파일 시스템 스토리지 솔루션은 비대칭 토폴로지 형태를 취합니다.

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