计算机存储虚拟化技术及其应用

刘贵君

计算机存储虚拟技术以其巨大的优势占领在计算机存储市场。该技术的应用不仅在计算机领域为人们的工作提高便利，也为大数据时代的信息资料大规模存储提供了发展空间。无论应用到那个领域的哪个行业都能为其发展创造出更大的发展空间。本文给予对计算机存储技术及其结构、实现方式进行分析，希望能为其应用发展提供参考资料。

【关键词】计算机 存储虚拟化 技术应用

1 存储虚拟化技术

计算机存储虚拟化是一个随着大型计算机的产生和发展逐渐占领市场的经典技术，在计算机存储领域的研究和拓展中，网络对计算机存储的影响相当巨大，为计算机的存储扩展了空间，虚拟化不仅成为存储技术的核心，而且还是具备延续性的一项技术。

计算机存储虚拟化技术是将不同存储系统中的一个或几个存储整合在一起，在网络中形成一个整体的存储网络，这样的存储可以跨越子系统的限制，也就是说虚拟存储可以多个存储子系统。具体而言是将存储子系统中按照一定的顺序建立存储的对应服务器，对各服务器形成虚拟卷为子系统服务。这样的虚拟化存储不仅充分利用了子系统扩充存储量，还便于集中管理存储，而且存储成本也大大被降低。例如在邮政金融信息系统项目中，就应用了存储虚拟化技术，将现有的存储网络中分散、独立的存储资源进行虚拟化的整合，以便有效地屏蔽已有存储环境的复杂性和异构性的差异，并实现大量存储资源的集中管控和数据的统一管理。

2 计算机存储虚拟化系统的结构类型

计算机存储虚拟化技术被分为两种结构类型，第一种被称作是对称结构，另一种被称作非对称结构。这两者是相对而言的，顾名思义，对称结构是在虚拟化、数据信息及控制上，储存设备和应用服务器的数据在同一个路径上实现存储，同时实现虚拟化功能。通过多种技术的这样整合实现的存储管理方便、快捷也更安全。因为对称式的存储虚拟化是通过数据的读写过程的路径上同步实现的，因此也叫作“同步虚拟”。

对称结构因为在同一条通路上实现，其优点是即省去了不必要的硬件设备，又可避免造成拥堵，实现了性能上的提高。但是其缺点也在于使用同一通路也就使单点不在其作用，出现单点故障，同时易产生瓶颈。

非对称结构，相对而言是指命令信息和相关数据使用不同的通路。而且其中存储设备的存储分配、逻辑映射、数据安全保障作为元数据对其的管理是设置了专用的存储控制的服务器。也就是数据在专用通道上实现了快速伤处，在不改变现有构架的情况下增加了带宽，又不影响单点也避免了瓶颈。也就是说这样非对称结构的虚拟化存储实在数据读写之前就已经实现了虚拟不在主机到存储设备的路径上实现任何虚拟部分。也被称作“异步虚拟”。非对称式结构虚拟化存储虽然增加了成本但是其存储效果是不可忽视的优势。

3 计算机存储虚拟化的实现方式

计算机存储虚拟化的实现方式主要有分为三个层次：第一个层次，基于主机的虚拟化；第二个层次，基于存储子系统的虚拟化；第三个层次，基于存储网络的虚拟化。

3.1 基于主机的虚拟化层次

也称为基于服务器的虚拟化层次。主机虚拟化层次就是设备的虚化，主要事故依靠服务器操作系统；来实现的，就是在其中简单地填入虚拟层。这种方法的优点在于是不需要添加特殊的硬件，只需安装一个具有虚拟化功能的软件模块即可以驱动程序的方式嵌入到应用服务器的操作系统中来。

3.2 基于存储设备的虚拟化层次

由于存储设备虚拟化是在在存储设备的控制器中实现的，因此又被称作存储控制器的虚拟化。该虚拟化因为直接面对物理设备因此，能达到最优性能，而且其逻辑被集成到设备内部，因此管理方式也简单方便。

3.3 基于网络的存储虚拟化层次

基于网络的虚拟存储技术是当前的主流技术。虚拟化存储的实现可以分布在从主机到存储设备之间路径的不同位置上，由此可把基于网络的存储虚拟化细分为基于换机的虚拟化、基于路由器的虚拟化、基于存储服务器端长袖纯棉的虚拟化。

4 虚拟化存储技术的应用分析

欲解决虚拟化存储管理问题，可以以随需和及时为原则扩展容量，确保在以动态的方式配给存储系统的同时及时回收未使用的多余空间，以便减少程序运行时间，统一、集中地管理所有存储。因此虚拟化存储技术的功能主要表现为：

（1）将集中管理所有存储；

（2）一对RAID进行跨卷带区处理以提升性能；

（3）分配适当大小的卷给每一个服务器；

（4）保留未使用的存储容量中以备需求；

（5）动态和粒状地为服务器增加存储量。

上述研究表明虚拟化存储为我们提供了单一集中管理的存储设备，实现了存储虚拟化，同时与服务虚拟化衔接在一起。不仅保障了业务的敏捷性而且大大地节约了时间成本，因此可以说虚拟化存储技术为不同企业的不同领域的发展创造了更大的便利。

例如，在美国的伊利诺伊州的迪卡尔布县的私人的社区健康服务中心的300台服务器中大多数已经应用了虚拟化存储技术。从2010年开始该社区健康服务中心的病人的病历已经开始实现了数字化。公司还采了新的存储基础设施以便实用更加容易，部署更加快捷，而且还能满足无需任何停机时间用作迁移的需求。在此基础上该公司在六个月后还实施惠普的HP 3PAR StoreServ Storage，通过HP StoreOnce Backup和HP StoreAll Storage系统的应用不仅使电子病历（EMR）系统的响应时间提高了60%。还缩短了系统备份时间，（从以前的4个小时直接缩短到30分钟）。虚拟化存储技术大大提高了存储效率，减少了存储空间。是各行各业业务发展的必备计算机技术。是实用性极强的一项技术。

參考文献

[1]王楠； 蒋金虎。存储虚拟化技术研究与比较[J].洛阳师范学院学报，2007（04）：25.

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[3]黄怡君.银行业的存储虚拟化系统设计与实现[D].上海：上海交通大学（硕士学位论文），2012（06）：01.

[4]赵忠铭.企业信息系统虚拟化平台设计与实现[D].杭州：浙江工业大学（硕士学位论文），2013（10）：17.

作者单位

黑龙江工商学院 黑龙江省哈尔滨市 150025