文章目录

一、HCIA 存储技术趋势与智能存储组件

（一）、存储技术

1、存储架构的发展

2、存储介质的发展

3、接口协议发展

（二）产品存储发展趋势

（三）智能存储组件

二、 虚拟化与网络存储技术

（一）虚拟化技术

1、简单叙述常见的虚拟化技术分类；

2、XEN虚拟化技术的优缺点；

3、KVM虚拟化技术功能特性及优缺点；

4、红帽RHEV技术功能特性及优缺点；

（二）Qemu-KVM

1、KVM原理简介

2、Qemu原理介绍

3、 KVM和Qemu的关系

4、Qemu工具jies

5、Qemu支持的格式介绍

6、Qemu-kvm虚拟化坏境搭建

7、Qemu-img生产虚拟机硬盘

8、Qemu-kvm命令创建虚拟机

一、存储技术的发展

（一）存储架构的发展

1.传统存储-1950

2.外挂存储-1980

3.存储网络-1990

4.分布式存储和云存储-本世纪

①分布式存储：通过软件将物理资源组织起来构成高性能逻辑存储池，在保证可靠性的同时提供多种存储服务

②云存储：云存储是一个多种存储设备、多应用多服务协同工作的集合体，它使高度虚拟化的租户设施为企业提

（二）存储介质的发展

1.机械硬盘发展简史

容量越来越大，体积越来越小

①巨型硬盘（1950-1960）

②14寸硬盘（1960-1970）

③8寸硬盘（1970-1980）

④轻便便携（1980-1990）

2.固态硬盘发展简史

•固态硬盘出现也很早；但是因为20世纪末机械硬盘快速发展而被遗忘。

•但随着对存取速度要求的提高，固态硬盘又开始繁荣发展。

3.闪存介质的发展

（三）接口协议发展

接口协议（Interface Protocol）指的是需要进行信息交换的接口间需要遵从的通信方式和要求。

二、存储产品发展趋势

（一）存储产品发展历程

（二）蒸汽时代的来临

（三）数据存储发展趋势

（四）存储介质发展趋势

（五）DNA存储

1、少量人造DNA就能保存大量数据，并且可以冷冻干燥、运输和储存数据长达几千年。

2、DNA作为存储介质的优势:

①、体积小；

②、密度大;

③、稳定性强。

3、现阶段的瓶颈与局限：

①、DNA分子合成成本高；

②、读取和搜索数据的效率不高

（六）原子存储

1、 1959年，物理学家理查德·费曼曾提出，如果原子能够被有序排列的话，那么用原子

存储信息就是可能的。

2、因原子足够小，原子存储器的单位体积容量也会比现有介质更大。

3、随着科技的发展，有序排列原子成为了现实。4、现阶段的瓶颈与局限：

原子存储器对运行环境要求严苛。

（七）量子存储

1、现在，电子设备中信息的存储和移动是通过流动电子来实现的。

如果电子被光量子取代，计算机内部信息的移动

2、尽管存储器的存储效率和存储寿命有所提升，但现阶段量子存储仍然难以广泛适用

3、已实现的量子存储器难以同时满足下列条件：

①、高存储效率;

②、低噪音;

③、长寿命；

④、室温下使用。

（八）存储网络的发展趋势

（九）华为存储发展历程

（十）智能数据存储架构

（三）智能存储组件

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1、控制框

控制框是承载了控制器的机框，对外提供存储服务，他是存储系统中的核心组件。

控制框部件模块化设计，主要由系统插框、控制器、BBU模块、电源模块、管理模块和接口模块组成

①、控制器，Ctrl ：存储系统中承载业务处理的核心模块

②、BBU模块，能够在系统外部供电失效的情况下，提供后备电源支持，以保证存储阵列中业务数据的安全性

③、电源模块，PSU(Power supply Unit)电源模块为交流电源模块，支持控制框在最大功耗模式下正常运行

④、 笔记本电源模式 接入电源后 最大功率模式

⑤、管理模块：主要提供管理接口，包括管理网口、串口、维护网口

⑥、 接口模块：IM ，承载业务或管理接口的现场科更换模块

2、控制框组件

①、Ctrl：核心部件，负责处理存储业务，接收用户的管理配置、保存控制信息，接入硬盘和保存关键信息

②、控制器上CPU和Cache共同实现对来自主机系统I/O请求操作和对磁盘阵列RAID的管理

③、 每个控制器可内置多个硬盘，用于保护存储系统的数据和系统掉电后Cache中的数据

④、FE（Front end）：负责服务器与存储设备之间进行业务通信，对主机I/O进行处理

⑤、BE（Back end）：负责连接控制框和硬盘框，是数据从硬盘读写的通道

⑥、 缓存（Cache）：硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，是硬盘内部存储与外界接口之间的缓冲器

⑦、保险箱盘：用于保存存储系统数据，系统配置信息和日志、系统掉电后Cache中的数据

3、级联模块

每个级联模块提供一个一级级联端口‘P0’和一个一级级联端口‘P1’,级联模块通过级联端口来级联控

制框和硬盘框，由此来实现控制框或硬盘框之间通信，是双方间数据传输的节点

4、硬盘上的数据组织

①、 盘面：每一个盘片都有两个盘面，每个盘面都能存储数据，成为有效盘片

②、磁道（Track）：磁道是在盘片上围绕在主轴周围的同心环，数据被记录在磁道上。

③、柱面（Cylinder）：同一个盘片中所有盘片（包含上下两个盘面）具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之

为硬盘的柱面

④、扇区（Sector）：每个磁道被分为更小的单元，称为扇区，划分扇区的目的是为了是数据存储更加条理化。扇区是硬盘中可以单独寻址的最小存储单元

5、硬盘的容量和缓存

硬盘可以分为单碟盘和多碟盘，前者在盘体内只有一张盘片，后者则是有多张。但是银盘每时每刻只允许一个

磁头读写数据，因此盘片和磁头再多，也不能提高硬盘的吞吐量和IO性能，只能用来提高容量

三、虚拟化与网络存储技术

更多关于虚拟化与网络存储的可以复制该链接即可查看：/IqFye

（一）简单叙述常见的虚拟化技术分类？

1.cpu虚拟化：CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能。

2.服务器虚拟化：服务器虚拟化能够通过区分资源的优先次序，并随时随地将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。

3.存储虚拟化：虚拟存储设备需要通过大规模的raid子系统和多个I/O通道连接到服务器上，智能控制器提供LUN访问控制、缓存和其他如数据复制等管理功能。

4.网络虚拟化：网络虚拟化整合后的设备组成了一个逻辑单元，在网络中表现为一个网元节点，管理简单化、配置简单化、可跨设备链路聚合，极大简化网络架构，同时进一步增强冗余可靠性。

5.应用虚拟化：应用虚拟化通常包括两层含义，一是应用软件的虚拟化，一是桌面的虚拟化

（二）KVM虚拟化技术功能特性及优缺点；

1.KVM虚拟化技术的功能

①、内存管理

②、存储

③、设备驱动程序

④、Linux的性能和可伸缩性

2.KVM虚拟化技术的优点

①、开源：KVM 一个开源项目，这就决定了KVM一直是开放的姿态，许多虚拟化的新技术都是首先在KVM上应用，再到其他虚拟化引擎上推广。

②、性能：KVM吸引许多人使用的一个动因就是性能，在同样的硬件条件下，能提供更好的虚拟机性能，主要是因为KVM架构简单，代码只有2万行，一开始就支持硬件虚拟化，这些技术特点保证了KVM的性能。

③、免费：KVM因为是开源项目，绝大部分KVM的解决方案都是免费方案，随着KVM的发展，KVM虚拟机越来越稳定，兼容性也越来越好，因而也就得到越来越多的应用。

④、技术支持：免费并不意味着KVM没有技术支持。在KVM的开源社区，数量巨大的KVM技术支持者都可以提供KVM技术支持。另外，如果需要商业级支持，也可以购买红帽公司的服务。

（三）、红帽RHEV技术功能特性及优缺点；

1.RHEV虚拟化技术的优点

①、性能和可扩展性：为实现企业级的虚拟化应用程序，如Oracle、SAP和Microsoft Exchange，为其提供领先的性能和可扩展性。

②、安全性：业界领先的安全性，在安全增强型红帽企业Linux内核基础上构建。

③、企业功能：业虚拟化管理功能，包括实时迁移、高可用性、负载均衡、节能等。

④、灵活性：通过消除桌面操作系统和基础硬件之间的依赖性，实现业务灵活性和连续性。

⑤、成本优势：与其他解决方案相比较，凭借红帽软件订阅模式的强大功能，能够以更低的购置和总拥有成本获得相同或更好的功能集，从而获得收益。

2、RHEV虚拟化技术的缺点

①、技术不成熟：KVM的出现不过三四年时间，在可用资源、平台支持、管理工具、实施经验方面当然不能与出现8年之久的Xen相比。

②、需要Windows支持；KVM3.0之前的RHEV-M管理程序需要Windows支持，这是KVM在部署过程中最大的障碍，RedHat公司已经意识到这个问题的严重性，从KVM3.0开始，开发出基于Linux的RHEV-M，取消了其只能运行于Windows服务器上的尴尬，这一改动得到大量Linux用户的支持。

③、理的物理服务器数量少，每台M端只能管理500台以内的H端服务器。

三、Qemu-kvm介绍

1、KVM的原理介绍

①、KVM的流程

②、kvm的模块

KVM模块是KVM虚拟机的核心部分。其主要功能是初始化CPU硬件，打开虚拟化模式，然后将虚拟客户机运行在虚拟机模式下，并对虚拟客户机的运行提供一定的支持。

KVM模块加载之初，只存在/dev/kvm文件，而针对该文件的最重要的IOCTL调用就是“创建虚拟机”。在这里，“创建虚拟机”可以理解成KVM为了某个特定的虚拟客户机（用户空间程序创建并初始化）创建对应的内核数据结构

2、Qemu原理介绍

①、Qemu架构

②、Qemu模块

QEMU本身并不是KVM的一部分，其自身就是一个著名的开源虚拟机软件。与KVM不同，QEMU虚拟机是一个纯软件的实现，所以性能地下。但是，其优点是在支持QEMU本身编译运行的平台上就可以实现虚拟机的功能，甚至虚拟机可以与宿主机并不是同一个架构。作为一个存在已久的虚拟机，QEMU的代码中有整套的虚拟机实现，包括处理器虚拟化、内存虚拟化，以及KVM使用到的虚拟设备模拟（比如网卡、显卡、存储控制器和硬盘等）。

③、三种运行模式

④、Qemu的特点

1）、QEMU使用完整的软件MMU来实现最大的便携性

2、QEMU可以选择使用内核加速器，如kvm。加速器本地执行大部分客户代码，同时继续模拟机器的其余部分。

3）、可以仿真各种硬件设备，并且在某些情况下，客户机操作系统可以透明地使用主机设备（例如串行和并行端口，USB，驱动器）。主机设备传递可用于与外部物理外围设备（例如网络摄像头，调制解调器或磁带驱动器）交谈。

4）、对称多处理（SMP）支持。目前，内核加速器需要使用多个主机CPU进行仿真。

3、kvm与Qemu的关系

①、Qemu是一个独立的虚拟化解决方案，通过intel-VT 或AMD SVM实现全虚拟化，安装qemu的系统，可以直接模拟出另一个完全不同的系统环境。QEMU本身可以不依赖于KVM，但是如果有KVM的存在并且硬件(处理器)支持比如Intel VT功能，那么QEMU在对处理器虚拟化这一块可以利用KVM提供的功能来提升性能。

②、KVM是集成到Linux内核的Hypervisor，是X86架构且硬件支持虚拟化技术（Intel-VT或AMD-V）的Linux的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块，利用Linux做大量的事，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。准确来说，KVM是Linux kernel的一个模块。

4、Qemu的工具介绍

①、qemu-img：是QEMU的磁盘管理工具，在qemu-kvm源码编译后就会默认编译好qemu-img这个二进制文件。qemu-img也是QEMU/KVM使用过程中一个比较重要的工具。

②、qmeu-kvm：此命令用于创建虚拟机，其使用格式为“qemu-kvm [options] [disk_image]”，其选项非常多，

③、qmeu-ga： qga是一个运行在虚拟机内部的普通应用程序（可执行文件名称默认为qemu-ga，服务名称默认为qemu-guest-agent），其目的是实现一种宿主机和虚拟机进行交互的方式，这种方式不依赖于网络，而是依赖于virtio-serial（默认首选方式）或者isa-serial，而QEMU则提供了串口设备的模拟及数据交换的通道，最终呈现出来的是一个串口设备（虚拟机内部）和一个unix socket文件（宿主机上）。

④、qemu-io：这是一个执行 Qemu I/O 操作的命令行工具，可以对qemu-img创建的镜像进行I/O测试，其帮助文档为，使用格式为qemu-io [-h] [-V] [-rsnm] [-c cmd] … [file]

⑤、qemu-nbd： qemu-nbd在有的系统上叫kvm-nbd，qemu-nbd-xen等。基本上都一样。用qemu-nbd实现mount虚拟硬盘到Host上的功能。

5、Qemu支持的磁盘格式介绍

qemu-nbd：qemu-img支持非常多种的文件格

常见的文件格式

raw：raw格式是简单的二进制镜像文件，一次性会把分配的磁盘空间占用。

host_device：在需要将镜像转化到不支持空洞的磁盘设备时需要用这种格式来代替raw格式。

qcow2： qcow2是QEMU目前推荐的镜像格式，它是功能最多的格式。

qcow：较旧的QEMU镜像格式，现在已经很少使用了，一般用于兼容比较老版本的QEMU。它支持backing_file（后端镜像）和encryption（加密）两个选项。

cow：copy-on-write format，写时复制格式。曾经qemu的写时拷贝的镜像格式，目前由于历史遗留原因不支持窗口模式，后来被qcow格式所取代。

vdi：兼容Oracle（Sun）VirtualBox1.1的镜像文件格式（Virtual Disk Image）。

6、Qemu-kvm虚拟化环境搭建

①、实验目的

掌握使用VMware Workstation创建虚拟机；

掌握安装过程中如何配置虚拟化；

了解如何在没有虚拟化环境下安装软件包实现qemu-kvm环境；

学会配置vncserver环境。

②、实验内容

通过VMware Workstation创建一台虚拟机，并将其虚拟化引擎设置为Intel VT-x或AMD-V/RVI(V)。本实验也包含了在没有安装图形化界面的情况下如何安装图形化界面及qemu-kvm环境，同时附带vncserver的配置方法

③、实验步骤

详细操作步骤见本书提供的操作视频。

7、Qemu-img生产虚拟机硬盘

①、实验目的

掌握使用qemu-img命令创建虚拟机硬盘；

巩固qemu-img支持的磁盘类型各自优缺点

②、实验内容

前面章节中已经介绍了qemu-img命令的使用方法，qemu-img创建的虚拟机镜像用来模拟虚拟机的硬盘，在启动虚拟机之前需要创建镜像文件。在此我们通过实验来巩固加深对qemu-img命令的理解。

③、实验步骤

详细操作步骤见本书提供的操作视频

8、Qemu-kvm命令创建虚拟机

①、实验目的

掌握使用qemu-kvm创建带图形界面的虚拟机并启动，将虚拟机安装完成；

掌握配置vncserver的方法。

②、实验内容

在实验2中，我们已经将虚拟机所使用的镜像创建好了，接下来创建的虚拟机就是安装在所创建的磁盘中。我们通过vncviewer连接至创建的qemu-kvm虚拟机，将其安装完成。

③、实验步骤

详细操作步骤见本书提供的操作视频

总结

在上述的文章中我们大概的学习了解了以下的内容

一、HCIA 存储技术趋势与智能存储组件

（一）、存储技术

1、存储架构的发展

2、存储介质的发展

3、接口协议发展

（二）产品存储发展趋势

（三）智能存储组件

二、 虚拟化与网络存储技术

（一）虚拟化技术

1、简单叙述常见的虚拟化技术分类；

2、XEN虚拟化技术的优缺点；

3、KVM虚拟化技术功能特性及优缺点；

4、红帽RHEV技术功能特性及优缺点；

（二）Qemu-KVM

1、KVM原理简介

2、Qemu原理介绍

3、 KVM和Qemu的关系

4、Qemu工具jies

5、Qemu支持的格式介绍

6、Qemu-kvm虚拟化坏境搭建

7、Qemu-img生产虚拟机硬盘

8、Qemu-kvm命令创建虚拟机