計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)及其應(yīng)用

劉貴君

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬技術(shù)以其巨大的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)市場(chǎng)。該技術(shù)的應(yīng)用不僅在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?yàn)槿藗兊墓ぷ魈岣弑憷矠榇髷?shù)據(jù)時(shí)代的信息資料大規(guī)模存儲(chǔ)提供了發(fā)展空間。無(wú)論應(yīng)用到那個(gè)領(lǐng)域的哪個(gè)行業(yè)都能為其發(fā)展創(chuàng)造出更大的發(fā)展空間。本文給予對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)及其結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行分析，希望能為其應(yīng)用發(fā)展提供參考資料。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī) 存儲(chǔ)虛擬化 技術(shù)應(yīng)用

1 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬化是一個(gè)隨著大型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)的經(jīng)典技術(shù)，在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)領(lǐng)域的研究和拓展中，網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的影響相當(dāng)巨大，為計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)擴(kuò)展了空間，虛擬化不僅成為存儲(chǔ)技術(shù)的核心，而且還是具備延續(xù)性的一項(xiàng)技術(shù)。

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)是將不同存儲(chǔ)系統(tǒng)中的一個(gè)或幾個(gè)存儲(chǔ)整合在一起，在網(wǎng)絡(luò)中形成一個(gè)整體的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，這樣的存儲(chǔ)可以跨越子系統(tǒng)的限制，也就是說(shuō)虛擬存儲(chǔ)可以多個(gè)存儲(chǔ)子系統(tǒng)。具體而言是將存儲(chǔ)子系統(tǒng)中按照一定的順序建立存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)服務(wù)器，對(duì)各服務(wù)器形成虛擬卷為子系統(tǒng)服務(wù)。這樣的虛擬化存儲(chǔ)不僅充分利用了子系統(tǒng)擴(kuò)充存儲(chǔ)量，還便于集中管理存儲(chǔ)，而且存儲(chǔ)成本也大大被降低。例如在郵政金融信息系統(tǒng)項(xiàng)目中，就應(yīng)用了存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，將現(xiàn)有的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中分散、獨(dú)立的存儲(chǔ)資源進(jìn)行虛擬化的整合，以便有效地屏蔽已有存儲(chǔ)環(huán)境的復(fù)雜性和異構(gòu)性的差異，并實(shí)現(xiàn)大量存儲(chǔ)資源的集中管控和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

2 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)被分為兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，第一種被稱(chēng)作是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，另一種被稱(chēng)作非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。這兩者是相對(duì)而言的，顧名思義，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)是在虛擬化、數(shù)據(jù)信息及控制上，儲(chǔ)存設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)在同一個(gè)路徑上實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)虛擬化功能。通過(guò)多種技術(shù)的這樣整合實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)管理方便、快捷也更安全。因?yàn)閷?duì)稱(chēng)式的存儲(chǔ)虛擬化是通過(guò)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)過(guò)程的路徑上同步實(shí)現(xiàn)的，因此也叫作“同步虛擬”。

對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)因?yàn)樵谕粭l通路上實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是即省去了不必要的硬件設(shè)備，又可避免造成擁堵，實(shí)現(xiàn)了性能上的提高。但是其缺點(diǎn)也在于使用同一通路也就使單點(diǎn)不在其作用，出現(xiàn)單點(diǎn)故障，同時(shí)易產(chǎn)生瓶頸。

非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，相對(duì)而言是指命令信息和相關(guān)數(shù)據(jù)使用不同的通路。而且其中存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)分配、邏輯映射、數(shù)據(jù)安全保障作為元數(shù)據(jù)對(duì)其的管理是設(shè)置了專(zhuān)用的存儲(chǔ)控制的服務(wù)器。也就是數(shù)據(jù)在專(zhuān)用通道上實(shí)現(xiàn)了快速傷處，在不改變現(xiàn)有構(gòu)架的情況下增加了帶寬，又不影響單點(diǎn)也避免了瓶頸。也就是說(shuō)這樣非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的虛擬化存儲(chǔ)實(shí)在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)之前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了虛擬不在主機(jī)到存儲(chǔ)設(shè)備的路徑上實(shí)現(xiàn)任何虛擬部分。也被稱(chēng)作“異步虛擬”。非對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)虛擬化存儲(chǔ)雖然增加了成本但是其存儲(chǔ)效果是不可忽視的優(yōu)勢(shì)。

3 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬化的實(shí)現(xiàn)方式

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)虛擬化的實(shí)現(xiàn)方式主要有分為三個(gè)層次：第一個(gè)層次，基于主機(jī)的虛擬化；第二個(gè)層次，基于存儲(chǔ)子系統(tǒng)的虛擬化；第三個(gè)層次，基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。

3.1 基于主機(jī)的虛擬化層次

也稱(chēng)為基于服務(wù)器的虛擬化層次。主機(jī)虛擬化層次就是設(shè)備的虛化，主要事故依靠服務(wù)器操作系統(tǒng)；來(lái)實(shí)現(xiàn)的，就是在其中簡(jiǎn)單地填入虛擬層。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于是不需要添加特殊的硬件，只需安裝一個(gè)具有虛擬化功能的軟件模塊即可以驅(qū)動(dòng)程序的方式嵌入到應(yīng)用服務(wù)器的操作系統(tǒng)中來(lái)。

3.2 基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化層次

由于存儲(chǔ)設(shè)備虛擬化是在在存儲(chǔ)設(shè)備的控制器中實(shí)現(xiàn)的，因此又被稱(chēng)作存儲(chǔ)控制器的虛擬化。該虛擬化因?yàn)橹苯用鎸?duì)物理設(shè)備因此，能達(dá)到最優(yōu)性能，而且其邏輯被集成到設(shè)備內(nèi)部，因此管理方式也簡(jiǎn)單方便。

3.3 基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)虛擬化層次

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是當(dāng)前的主流技術(shù)。虛擬化存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)可以分布在從主機(jī)到存儲(chǔ)設(shè)備之間路徑的不同位置上，由此可把基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)虛擬化細(xì)分為基于換機(jī)的虛擬化、基于路由器的虛擬化、基于存儲(chǔ)服務(wù)器端長(zhǎng)袖純棉的虛擬化。

4 虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用分析

欲解決虛擬化存儲(chǔ)管理問(wèn)題，可以以隨需和及時(shí)為原則擴(kuò)展容量，確保在以動(dòng)態(tài)的方式配給存儲(chǔ)系統(tǒng)的同時(shí)及時(shí)回收未使用的多余空間，以便減少程序運(yùn)行時(shí)間，統(tǒng)一、集中地管理所有存儲(chǔ)。因此虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)的功能主要表現(xiàn)為：

（1）將集中管理所有存儲(chǔ)；

（2）一對(duì)RAID進(jìn)行跨卷帶區(qū)處理以提升性能；

（3）分配適當(dāng)大小的卷給每一個(gè)服務(wù)器；

（4）保留未使用的存儲(chǔ)容量中以備需求；

（5）動(dòng)態(tài)和粒狀地為服務(wù)器增加存儲(chǔ)量。

上述研究表明虛擬化存儲(chǔ)為我們提供了單一集中管理的存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)虛擬化，同時(shí)與服務(wù)虛擬化銜接在一起。不僅保障了業(yè)務(wù)的敏捷性而且大大地節(jié)約了時(shí)間成本，因此可以說(shuō)虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)為不同企業(yè)的不同領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)造了更大的便利。

例如，在美國(guó)的伊利諾伊州的迪卡爾布縣的私人的社區(qū)健康服務(wù)中心的300臺(tái)服務(wù)器中大多數(shù)已經(jīng)應(yīng)用了虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)。從2010年開(kāi)始該社區(qū)健康服務(wù)中心的病人的病歷已經(jīng)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。公司還采了新的存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施以便實(shí)用更加容易，部署更加快捷，而且還能滿足無(wú)需任何停機(jī)時(shí)間用作遷移的需求。在此基礎(chǔ)上該公司在六個(gè)月后還實(shí)施惠普的HP 3PAR StoreServ Storage，通過(guò)HP StoreOnce Backup和HP StoreAll Storage系統(tǒng)的應(yīng)用不僅使電子病歷（EMR）系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間提高了60%。還縮短了系統(tǒng)備份時(shí)間，（從以前的4個(gè)小時(shí)直接縮短到30分鐘）。虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)大大提高了存儲(chǔ)效率，減少了存儲(chǔ)空間。是各行各業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展的必備計(jì)算機(jī)技術(shù)。是實(shí)用性極強(qiáng)的一項(xiàng)技術(shù)。

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作者單位

黑龍江工商學(xué)院 黑龍江省哈爾濱市 150025