虛拟化方面包含了主機、存儲和網絡

基于主機的虛拟化也稱為基于伺服器的虛拟化，是通過在伺服器作業系統中嵌入或添加虛拟層來實作裝置虛拟化的，該方法不需要添加特殊的硬體而隻需安裝具有虛拟化功能的軟體子產品，它以驅動程式的形式嵌入到應用伺服器的作業系統中，呈現給作業系統的是邏輯卷(logic volume management)，通過邏輯卷把分布在多機上的實體儲存設備映射成一個統一的邏輯虛拟存儲空間，邏輯卷管理系統實際上是一個從實體儲存設備映射到邏輯卷的虛拟化存儲管理層，它可實作系統級和應用級的多機間存儲共享。

運作在伺服器上的虛拟化軟體需要占用伺服器的cup、記憶體、帶寬等開銷，對作業系統的依賴性較大，使得虛拟化系統不能相容不同的平台，移植性較差。但是基于主機的虛拟化最容易實作的，一般隻需在應用伺服器端安裝卷管理驅動子產品就可以完成存儲虛拟化的過程，具有成本低、同構平台下性能高的特點。

虛拟化方面包含了主機、存儲和網絡

儲存設備的虛拟化一般在儲存設備的控制器中實作，又稱為存儲控制器的虛拟化。由于該虛拟化的實作方法直接面對具體的實體裝置，在性能上達到最優，由于該虛拟化邏輯被內建到裝置内部，存儲虛拟化的管理簡單友善而對使用者透明，但由于這種虛拟化技術沒有統一标準，一般隻适用于特定廠商的産品，異構産品間很難實作存儲級聯，是以這種存儲虛拟化産品的可擴充性易受到限制。另外，由于廠商的限制，使用者對儲存設備的選擇面也很窄，如果沒有第三方的虛拟化軟體提供底層屏蔽服務進而實作存儲級聯和擴充，則該系統的擴充性就很差，但近期也有一些研究成果采用基于目錄的虛拟化方式”來克服這些不足。

網路的虛拟存儲化技術是目前存儲虛拟化的主流技術，它目前在商業上具有較多的成功産品。典型的網絡虛拟存儲技術主要包括網絡附加存儲nas(network attached storage)和存儲區域網絡san(storage area network)。由于這兩種系統的體系結構、通信協定、資料管理的方式不同，是以nas主要應用于以檔案共享為基礎的虛拟存儲系統中，而san主要應用在以資料庫應用為主的塊級别的資料共享領域。存儲區域網絡san是目前網絡存儲的主流技術。虛拟化存儲的實作可以分布在從主機到儲存設備之間路徑的不同位置上，由此可把基于網絡的存儲虛拟化細分為基于交換機的虛拟化、基于路由器的虛拟化、基于存儲伺服器端的虛拟化。

交換機的虛拟化是通過在交換機中嵌入固件化的虛拟化子產品層來實作的，由于在交換機中內建有交換和虛拟化功能，交換機很容易成為系統的瓶頸，并可能産生單點故障。不過這種結構不需要在伺服器上安裝虛拟化軟體，可以減少應用伺服器的負載，也沒有基于儲存設備或者主機環境的安全性問題，在異構環境下有較好的互操作性。

路由器的虛拟化是将虛拟化子產品內建到路由器中，使存儲網絡的路由器既具有交換機的交換功能，同時具有路由器的協定轉換功能，它把存儲虛拟化的範圍由區域網路範圍内的虛拟存儲擴充到了廣域虛拟存儲。近年來，基于路由器的虛拟化技術得到了長足的發展和廣泛的應用，例如基于iscsi的虛拟存儲技術等，它為廣域網下的雲存儲夯實了底層結構。

專用中繼資料的虛拟化是在存儲網絡中接入一台專用的中繼資料伺服器來完成存儲虛拟化工作，屬于帶外虛拟化方法。中繼資料伺服器提供基于網絡虛拟存儲服務，它負責映射不同的實體裝置，形成整個虛拟裝置存儲池的全局統一資料視圖，并負責與駐留在各個應用伺服器上的虛拟化代理軟體進行通信，各應用伺服器上的虛拟代理軟體負責管理存儲通路視圖和i/o通信并實作資料通路重定向;該代理軟體具有實作資料高速緩存和資料預存取功能，并具有維護本地存儲視圖和中繼資料的功能，可以緩存和暫存本地存取的中繼資料資訊，并保持與專用中繼資料伺服器的資料一緻性，通過資料通路的局部性減少通路中繼資料伺服器的次數進而可以顯著的提高存儲吞吐率。

區域網路的虛拟化技術也稱為基于ip存儲虛拟化，它是目前在虛拟存儲領域最活躍的研究熱點之一。基于ip存儲虛拟化技術産生很多成功産品，特别是10gb/s以太網的出現，更是加速了區域網路虛拟化的快速發展，其中支援區域網路的協定包括fcp，ifcp，scsi，iscsi，vscsi，infiniband等，它們都是基于tcp/ip的資料存儲通路協定(如圖4所示)。

網絡的大規模虛拟存儲技術将是今後一段時間内虛拟存儲化技術的主要研究熱點，其中基于iscsi協定的網絡存儲被認為是繼續推動存儲區域網(san)快速發展的關鍵技術，該協定通過ip協定封裝scsi指令，把大型儲存設備接入網絡，使基于iscsi的存儲通路協定和網際網路上，進而實作獨立于地理位置的資料存儲、資料備份和資料檢索;特别是10gb以太網的迅速普及和縮短通路延遲的遠端記憶體直接通路技術(rdma)的快速發展，将會加速基于ip的虛拟存儲技術的進一步快速發展。

網際網路的虛拟化是存儲技術的最高形式。它采用叢集技術、網格技術、覆寫網技術、p2p技術以及分布式檔案系統等技術實作将全球範圍内不同類型的儲存設備通過虛拟化技術整合起來，向外提供統一的虛拟記憶體和硬碟的功能。雖然基于網際網路的虛拟化的發展還處在起步階段，但一些研究成果已經顯現，如由jun wang，xiaoyu yao等人提出的基于成熟的tcp/ip協定的san技術，采用iscsi協定及分層緩存機制實作對基于廣域網的存儲伺服器的高速通路。基于網際網路的存儲虛拟化(例如存儲雲)實際上是一種為使用者提供存儲服務的虛拟化技術。

實作存儲虛拟化系統的關鍵是實作衆多異構儲存設備到統一虛拟存儲資源的視圖映射，通常在使用者和儲存設備路徑上加入存儲管理部件來實作虛拟化，它屏蔽了不同類型、不同特性的實體裝置，實作大量異構存儲資源的整合，向使用者提供友善通路、任意劃分、線上擴容、安全穩定的虛拟存儲系統。.實作虛拟化存儲系統需要解決的一些關鍵技術包括：

異構存儲媒體的互聯和統一管理。存儲虛拟化的核心任務是相容多種屬性的儲存設備，屏蔽它們間不同的實體特性并向使用者提供統一的虛拟邏輯裝置通路方式，由網絡連接配接的各種實體儲存設備以虛拟卷的形式向使用者呈現，而使用者關注的是存儲容量和資料安全政策，而存儲容量的實體配置設定則對使用者透明的，存儲虛拟化管理系統及其所相容的協定屏蔽了連接配接到存儲網絡中的各類裝置的差異性，簡化了邏輯儲存設備的管理、配置和配置設定，并向使用者提供線上劃分、擴充、配置存儲和線上增加與更替儲存設備的虛拟化存儲管理技術。

資料的共享沖突與一緻性。資料共享是存儲虛拟化的主要功能之一，基于網絡的虛拟存儲對資料共享通路提出了很高的要求，存放在不同實體存儲器中的資料拷貝為作業系統間及作業系統和資料倉庫問的資料共享帶來便利，但同時必須仔細設計鎖機制算法、備份分發算法以及緩存一緻性技術來保證資料的完整性。

資料的透明存儲和容錯容災政策。資料的透明通路需要虛拟存儲屏蔽儲存設備的實體差異性，由系統按照資源的特性及使用者的需求自動排程和利用存儲資源，便于使用者在邏輯卷的基礎上對資料進行複制、鏡像、備份以及實作虛拟裝置級的資料快照等功能。虛拟存儲系統必需按照資料的安全級别建立容錯和容災機制，以克服系統的誤操作、單點失效、意外災難等因素造成的資料損失。系統必需對使用者透明地的實作多種機制下的資料備份、資料系統容錯和災難預警及自動恢複等政策。

性能優化和負載均衡。存儲系統應該從全局的觀點并根據不同儲存設備的特性來優化存儲系統，應該根據不同存儲的存儲響應時問、吞吐率和存儲容量來安排多級存儲體系結構，實作資料的多級高速緩存和資料預取功能。根據使用者的需求安排不同的存儲政策實作對資料的按需存取，仔細設計i/o均衡政策，根據具體的實體裝置合理配置設定使用者的i/o請求，使用條帶化方法、資料分塊、時空負載區分、資料主動存取和資料的過預取政策來提高資料的通路效率，為了進一步提高通路效率，也可以采用基于存儲對象的存儲主動服務政策來提高資料的主動預測服務。

資料的安全通路政策。基于網絡的存儲必需對通路加以控制，資料被越權通路和惡意攻擊是虛拟存儲系統必需要避免的，透明的存儲服務所帶來的資料安全性必需由虛拟化管理軟體來實作，其實作安全通路的政策是多樣的，如基于密鑰的認證管理及資料加密政策，以及在存儲體之上增加一層可信的管理層節點等都是可行的方法。

高可靠性和可擴充性。高可靠和可擴充性是虛拟存儲系統必需具備的特性，系統應該采用高效的故障預測、故障檢測、故障隔離和故障恢複技術來保證系統的高可靠性。虛拟存儲系統應該在不中斷正常存儲服務的前提下實作對存儲容量和存儲服務進行任意擴充，透明的添加和更替儲存設備，虛拟存儲系統還應該具有自動發現、安裝、檢測和管理不同類型儲存設備的能力。

本文轉自d1net（轉載）