云存储的核心技术：虚拟化存储

佚名

虚拟化改变了计算机使用存储的方式。就像物理机器抽象成虚拟机（VM）一样，物理存储设备也被抽象成虚拟磁盘（Virtual Disk）。服务器扩展存储的主要手段有直连存储（DAS）、存储区域网络（SAN）和网络附加存储（NAS）三种类型。那么哪种存储类型可以用来实现虚拟磁盘呢？

在虚拟环境中，类似VMWare这样的虚拟机管理程序hypervisor，要同时给很多VM分配存储空间。首先，需要先把物理存储资源重新划分成虚拟磁盘，然后再分配给VM。由于需要物联磁盘太多，我们不能用DAS方式把物理磁盘直连到VM上。SAN是以逻辑单元（LUN）的形式提供存储资源，但虚拟环境下的VM数量很大，LUN的数量也不足以支撑这么多虚拟磁盘。

更重要的一点，虚拟磁盘对于众多的VM来说是共享的，因为VM需要随时创建、删除或者迁移，在迁移VM的时候就需要共享存储，这样原来的数据才不会丢失。无论DAS还是SAN，都不适合共享存储。基于这些问题，hypervisor采用NAS的方式来实现虚拟磁盘。VMware通常采用VMFS或NFS协议来实现虚拟磁盘，VMFS是专门针对虚拟机环境的文件系统协议。每个虚拟机的数据实际上就是一堆文件，最主要的文件就是虚拟磁盘文件，此外还有交换分区文件、非易失性内存文件等。

实例存储

现在实例存储是主要的虚拟磁盘方式，每一个VM就是一个虚拟机实例，hypervisor在每个实例中提供仿真的硬件环境，包括CPU、内存和磁盘。这种方式，使得虚拟磁盘成为虚拟机实例的一部分，就像物理世界一样。VM删除后，虚拟磁盘也会被删除。在这种实例存储模型中，虚拟磁盘与虚拟机之间的存储关系，实际上是DAS存储。但虚拟磁盘的底层实现，上面我们说了，是用NAS方式实现的。而hypervisor的作用就是把VM层的存储模型，与虚拟机下层的实现协议（VMFS或NFS）分离开。

卷存储

实例存储有它的限制，开发者一般希望把实例数据和用户数据分开，这样重建VM的时候可以保留用户的数据。这个需求衍生出另外一种存储模型：卷存储。卷是存储的主要单位，相当于一个虚拟的磁盘分区。不属于虚拟机实例的一部分，可以认为是虚拟机的外置存储设备。卷可以从一个VM卸下，然后附加给另外一个VM。这样我们就实现了实例数据与用户数据的分离。OpenStack的Cinder就是一个卷存储的实现。

对象存储

很多云应用需要在不同的VM之间共享数据，经常需要跨越多个数据中心，对象存储可以解决这个问题。对象存储模型中，其核心设计思想其实也是虚拟化，具体说来，就是把文件的物理存储位置，比如卷、目录、磁盘等，虚拟化为bucket，把文件虚拟化为对象。对应用层来说，简化了对数据的存取访问，屏蔽了底层存储技术的异构性和复杂性。

对象存储模型

由于对象存储遍布多节点且数据并非总是可用， 所以数据一致性不强。如果对一致性有要求，那么可以使用NAS。目前在云计算环境下，NAS和对象存储是共存的关系。和NAS一样，对象存储也是软件架构，应用直接通过REST API来访问对象存储。常用的对象存储包括：Amazon的S3和OpenStack的Swift。

在实际云平台应用中，要根据自己的情况来综合考虑，对于非结构化的静态数据文件，如音视频、图片等，一般使用对象存储；对于系统镜像以及应用程序，需要使用云主机实例存储或者卷存储；对于应用产生的动态数据，一般还需要利用云數据库来对数据进行管理。