計算機存儲虛擬化技術及其應用

劉貴君

計算機存儲虛擬技術以其巨大的優勢占領在計算機存儲市場。該技術的應用不僅在計算機領域為人們的工作提高便利，也為大數據時代的信息資料大規模存儲提供了發展空間。無論應用到那個領域的哪個行業都能為其發展創造出更大的發展空間。本文給予對計算機存儲技術及其結構、實現方式進行分析，希望能為其應用發展提供參考資料。

【關鍵詞】計算機 存儲虛擬化 技術應用

1 存儲虛擬化技術

計算機存儲虛擬化是一個隨著大型計算機的產生和發展逐漸占領市場的經典技術，在計算機存儲領域的研究和拓展中，網絡對計算機存儲的影響相當巨大，為計算機的存儲擴展了空間，虛擬化不僅成為存儲技術的核心，而且還是具備延續性的一項技術。

計算機存儲虛擬化技術是將不同存儲系統中的一個或幾個存儲整合在一起，在網絡中形成一個整體的存儲網絡，這樣的存儲可以跨越子系統的限制，也就是說虛擬存儲可以多個存儲子系統。具體而言是將存儲子系統中按照一定的順序建立存儲的對應服務器，對各服務器形成虛擬卷為子系統服務。這樣的虛擬化存儲不僅充分利用了子系統擴充存儲量，還便于集中管理存儲，而且存儲成本也大大被降低。例如在郵政金融信息系統項目中，就應用了存儲虛擬化技術，將現有的存儲網絡中分散、獨立的存儲資源進行虛擬化的整合，以便有效地屏蔽已有存儲環境的復雜性和異構性的差異，并實現大量存儲資源的集中管控和數據的統一管理。

2 計算機存儲虛擬化系統的結構類型

計算機存儲虛擬化技術被分為兩種結構類型，第一種被稱作是對稱結構，另一種被稱作非對稱結構。這兩者是相對而言的，顧名思義，對稱結構是在虛擬化、數據信息及控制上，儲存設備和應用服務器的數據在同一個路徑上實現存儲，同時實現虛擬化功能。通過多種技術的這樣整合實現的存儲管理方便、快捷也更安全。因為對稱式的存儲虛擬化是通過數據的讀寫過程的路徑上同步實現的，因此也叫作“同步虛擬”。

對稱結構因為在同一條通路上實現，其優點是即省去了不必要的硬件設備，又可避免造成擁堵，實現了性能上的提高。但是其缺點也在于使用同一通路也就使單點不在其作用，出現單點故障，同時易產生瓶頸。

非對稱結構，相對而言是指命令信息和相關數據使用不同的通路。而且其中存儲設備的存儲分配、邏輯映射、數據安全保障作為元數據對其的管理是設置了專用的存儲控制的服務器。也就是數據在專用通道上實現了快速傷處，在不改變現有構架的情況下增加了帶寬，又不影響單點也避免了瓶頸。也就是說這樣非對稱結構的虛擬化存儲實在數據讀寫之前就已經實現了虛擬不在主機到存儲設備的路徑上實現任何虛擬部分。也被稱作“異步虛擬”。非對稱式結構虛擬化存儲雖然增加了成本但是其存儲效果是不可忽視的優勢。

3 計算機存儲虛擬化的實現方式

計算機存儲虛擬化的實現方式主要有分為三個層次：第一個層次，基于主機的虛擬化；第二個層次，基于存儲子系統的虛擬化；第三個層次，基于存儲網絡的虛擬化。

3.1 基于主機的虛擬化層次

也稱為基于服務器的虛擬化層次。主機虛擬化層次就是設備的虛化，主要事故依靠服務器操作系統；來實現的，就是在其中簡單地填入虛擬層。這種方法的優點在于是不需要添加特殊的硬件，只需安裝一個具有虛擬化功能的軟件模塊即可以驅動程序的方式嵌入到應用服務器的操作系統中來。

3.2 基于存儲設備的虛擬化層次

由于存儲設備虛擬化是在在存儲設備的控制器中實現的，因此又被稱作存儲控制器的虛擬化。該虛擬化因為直接面對物理設備因此，能達到最優性能，而且其邏輯被集成到設備內部，因此管理方式也簡單方便。

3.3 基于網絡的存儲虛擬化層次

基于網絡的虛擬存儲技術是當前的主流技術。虛擬化存儲的實現可以分布在從主機到存儲設備之間路徑的不同位置上，由此可把基于網絡的存儲虛擬化細分為基于換機的虛擬化、基于路由器的虛擬化、基于存儲服務器端長袖純棉的虛擬化。

4 虛擬化存儲技術的應用分析

欲解決虛擬化存儲管理問題，可以以隨需和及時為原則擴展容量，確保在以動態的方式配給存儲系統的同時及時回收未使用的多余空間，以便減少程序運行時間，統一、集中地管理所有存儲。因此虛擬化存儲技術的功能主要表現為：

（1）將集中管理所有存儲；

（2）一對RAID進行跨卷帶區處理以提升性能；

（3）分配適當大小的卷給每一個服務器；

（4）保留未使用的存儲容量中以備需求；

（5）動態和粒狀地為服務器增加存儲量。

上述研究表明虛擬化存儲為我們提供了單一集中管理的存儲設備，實現了存儲虛擬化，同時與服務虛擬化銜接在一起。不僅保障了業務的敏捷性而且大大地節約了時間成本，因此可以說虛擬化存儲技術為不同企業的不同領域的發展創造了更大的便利。

例如，在美國的伊利諾伊州的迪卡爾布縣的私人的社區健康服務中心的300臺服務器中大多數已經應用了虛擬化存儲技術。從2010年開始該社區健康服務中心的病人的病歷已經開始實現了數字化。公司還采了新的存儲基礎設施以便實用更加容易，部署更加快捷，而且還能滿足無需任何停機時間用作遷移的需求。在此基礎上該公司在六個月后還實施惠普的HP 3PAR StoreServ Storage，通過HP StoreOnce Backup和HP StoreAll Storage系統的應用不僅使電子病歷（EMR）系統的響應時間提高了60%。還縮短了系統備份時間，（從以前的4個小時直接縮短到30分鐘）。虛擬化存儲技術大大提高了存儲效率，減少了存儲空間。是各行各業業務發展的必備計算機技術。是實用性極強的一項技術。

參考文獻

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作者單位

黑龍江工商學院 黑龍江省哈爾濱市 150025