虚拟存储技术
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虚拟存储器的管理和技术有哪些我们很多的人应该都听说过虚拟存储器,今天,本文为大家带来的是虚拟存储器管理方面的知识,虚拟存储器管理是怎么样的,它又有哪些类型呢。
一、分区式存储管理1、这类型的存储管理方法管理起来不复杂比较的简单,它的不足之处就会会对于内存空间造成大量的浪费,早期的单一用户以及单一任务的控制装置,把内存空间进行划分,形成两个分区,为我们的用户区域以及系统区域。
我们的操作系统则采用的是系统区域;应用程序则使用的是我们的用户区域,同时的可以对用户区域的所有的空间进行利用。
2、为了达到多个程序同时的一起被执行,在我们现代的控制系统里面则加入了分区式的存储方法管理,将内存划分为很多个区域,操作系统使用里面的其中一个区域,所有的剩下的区域则由应用程序进行利用,各个应用程序占据里面的一个或者是几个区域。
3、按照划分区域的空间有没有固定,又能够吧分区式的存储管理划分成为固定区域以及动态区域两个区域。
二、交换技术和分区技术1、按照程序的部分性的为原理,在一个不是很长的时间端里面,程序进行访问的存储器位置占有比较大的比例集聚在存储器位置比较少的空间里面。
交换技术则是采用了程序的部分性原理达到多个任务同时的进行环境存储管理工作。
2、交换的进程里面通过换入以及换出这两个进程构成,换入的进程把外村交换区的数据以及程序代码进行交换到内存里面,换出的进程则是把内存里面的数据进行交换到外村交换里面中去。
3、操作控制装置不会立刻的执行程序代码在外存里面进行保存的工作,同时的把这些过程排到过程请求中的长期调度里面中去,队列里面的一些过程被调进主存里面进行执行,当因为输入以及输出等操作而造成存储器里面没有过程处于准备就绪的情况时,操作装置就会把一些进程交换到外存里面来,同时的排进中期里面中去。
4、交换技术的优势则是将同时运行的进程的数量加大。
不足之处则是换入以及换出的工作把处理机的时间开销加长同时交换的单位是所有的进程地址的容积,并无思考程序运行的进程里面地址访问进行统计的功能。
虚拟存储的名词解释虚拟存储是计算机科学领域中的一个重要概念,它是指通过逻辑上的存储空间组织与管理物理上的主存和辅助存储设备,以实现多道程序设计和更高效的内存利用。
虚拟存储的出现与计算机硬件性能与软件需求之间的矛盾密切相关,它使得计算机能够在有限的内存资源下,处理更多的程序和数据。
虚拟存储的核心思想是将虚拟地址空间和物理地址空间进行映射,通过页表机制实现。
操作系统会将程序需要访问的虚拟地址空间划分成大小相等的页面,同时将主存划分成和虚拟地址空间同样大小的物理页面,并通过页表记录这两者之间的映射关系。
当程序运行时,只有当前需要的页面会被加载到主存中,其他页面则存储在磁盘等辅助存储设备中,从而充分利用计算机的内存资源。
虚拟存储的引入带来了许多好处。
首先,它允许程序的地址空间超出物理内存的大小。
在之前的计算机系统中,主存的大小限制了程序的规模,而虚拟存储的应用使得程序能够在更大的地址空间中运行。
其次,虚拟存储对于多道程序设计非常重要。
多道程序设计允许多个程序同时运行,而虚拟存储通过将程序的页面划分成更小的单位,使得每个程序可以在内存中运行的页面数量更多,从而提高了多道程序设计的效率。
最后,虚拟存储的引入也加强了对内存的保护和安全性,每个程序只能访问自己的虚拟地址空间,不会干扰其他程序的运行。
虚拟存储的实现离不开硬件和软件的协同工作。
在硬件方面,计算机需要支持分页机制和内存管理单元(MMU)等功能,从而实现虚拟地址空间和物理地址空间的映射。
而在软件方面,操作系统需要提供相应的内存管理策略和算法,例如页面置换算法,用于在主存空间不足时决定将哪些页面置换出去。
在虚拟存储中,常用的页面置换算法有最佳置换算法、先进先出(FIFO)算法、最近最久未使用(LRU)算法等。
最佳置换算法是一种理论上最优的算法,它会选择未来不会再被使用的页面进行置换,但由于未来的行为很难预测,该算法难以实现。
FIFO算法会按照页面进入主存的顺序进行置换,但它没有考虑各个页面的使用频率,可能导致常用的页面被置换出去。
虚拟化存储的原理与架构在当今数字化时代,数据的存储和管理已成为各个领域普遍关注的话题。
虚拟化存储技术的出现以及其不断发展,对于数据存储和管理带来了革命性的变化。
本文将深入探讨虚拟化存储的原理与架构。
一、虚拟化存储的概念与发展虚拟化存储,顾名思义,即将多个物理存储设备整合为一个逻辑存储单元,并对其进行管理和分配。
通过虚拟化存储,可以将存储资源进行统一管理,提高存储的利用效率和性能。
随着云计算、大数据和物联网等技术的快速发展,虚拟化存储技术也得到了广泛的应用。
二、虚拟化存储的原理1. 存储层的抽象化虚拟化存储的核心原理之一是将底层物理存储资源抽象成逻辑卷或存储池。
通过存储层的抽象化,可以将不同类型的存储设备整合起来,形成一个统一的存储资源池,从而提供更加灵活和高效的数据存储管理。
2. 存储资源的动态分配虚拟化存储可以根据不同应用需求,动态地分配存储资源。
通过虚拟化存储的技术,可以将存储资源按需分配给不同的虚拟机或应用,从而实现资源的灵活调配和最佳性能的实现。
3. 存储数据的冗余与备份虚拟化存储在数据的冗余与备份方面发挥了重要作用。
通过数据的冗余存储,可以提高数据的可靠性和可用性。
同时,虚拟化存储还可以实现数据的备份和恢复,保障数据的安全性。
三、虚拟化存储的架构虚拟化存储的架构通常包括以下几个组件:1. 存储设备虚拟化存储的基础是底层的物理存储设备,包括硬盘、固态硬盘、磁带库等。
这些存储设备可以通过存储控制器与虚拟化存储系统进行连接。
2. 存储控制器存储控制器是虚拟化存储系统的核心组件,负责管理和控制存储设备。
存储控制器可以将存储设备抽象为逻辑卷或存储池,提供给上层应用或虚拟机使用。
3. 存储网存储网是连接存储设备和存储控制器的网络,通常采用光纤通道或以太网技术。
存储网的性能和带宽直接影响着存储系统的性能。
4. 存储协议存储协议是虚拟化存储系统与上层应用或虚拟机之间进行通信的规范。
常用的存储协议包括iSCSI、FCoE、NFS和SMB等。
存储虚拟化特性介绍存储虚拟化的特性:1. 集中管理:通过存储虚拟化,可以实现对所有存储设备和资源的集中管理。
管理员可以通过一个统一的界面管理和监控整个存储系统,而不需要针对不同的存储设备使用不同的管理工具。
2. 统一命名空间:存储虚拟化可以将不同的存储设备整合到一个统一的命名空间中。
这意味着用户可以通过一个通用的命名空间来访问存储资源,而不需要关心存储资源是来自哪个设备。
3. 数据迁移和复制:存储虚拟化可以实现数据的迁移和复制,这使得在不同存储设备之间迁移数据变得更加容易。
同时,存储虚拟化还可以实现数据的自动备份和复制,提高数据的安全性和可用性。
4. 弹性存储容量:存储虚拟化可以将不同的存储设备整合成一个虚拟的存储池,用户可以根据需要动态扩展存储容量,而不需要停机或迁移数据。
5. 自动负载均衡:存储虚拟化可以自动平衡存储设备之间的负载,确保数据在不同存储设备之间的平衡分布,提高系统的性能和稳定性。
6. 多种存储协议支持:存储虚拟化可以支持多种存储协议,包括NFS、iSCSI、FC等,使得存储系统能够适配不同的应用场景和环境。
7. 数据压缩和去重:存储虚拟化可以实现数据的压缩和去重,减少存储空间的占用,降低存储成本。
优势:1. 提高存储资源利用率:存储虚拟化可以将不同的存储设备整合成一个统一的存储池,提高存储资源的利用率。
同时,存储虚拟化可以自动平衡存储负载,避免资源的浪费。
2. 简化管理:存储虚拟化提供了一个统一的管理界面,简化了存储资源管理的复杂性。
管理员可以通过一个界面管理整个存储系统,而不需要关心不同设备和协议的差异。
3. 提高系统性能和稳定性:存储虚拟化可以自动平衡存储负载,提高系统的性能和稳定性。
同时,存储虚拟化还可以实现数据的自动备份和复制,提高数据的安全性和可用性。
4. 灵活的存储容量管理:存储虚拟化可以根据需求动态扩展存储容量,而不需要停机或迁移数据。
这使得存储系统更加灵活和易于管理。
浅谈存储虚拟化技术摘要:本文主要就虚拟存储化技术的概念、主要特点、相关技术、虚拟存储化的作用以及怎样认识虚拟存储化作了有关的描述与解析。
关键词:存储虚拟化技术计算机存储技术经历了从单个的磁盘、磁带、raid至存储网络系统的发展历程,这一路走过似乎缓慢而艰苦,随着存储数据的不断快速增长,对存储空间的紧迫市场需求促进着存储虚拟化技术不断向前。
1、什么是存储虚拟化存储虚拟化:可以认知为把硬件资源抽象,用交互式形式去展现它们。
虚拟化能把物理的存储系统从数据驱动的具体内容工作中解放出来,从而并使用户能随意地按实际须要对非常有限的存储资源展开分配。
虚拟化可以将多个物理存储资源池制备一个交互式的存储资源,再对其实行集中管理或者以逻辑方式将其分为多个虚拟机。
存储虚拟化技术是通过把物理层资源抽象化,从而将一个灵活的、逻辑的数据存储空间展现在用户面前。
最基础的存储虚拟化实现是在主机层,通过计算机操作系统的逻辑卷管理器能够很便捷的为应用系统和用户分配存储容量。
2、存储虚拟化的主要特点(1)虚拟存储为大容量存储系统集中管理提供了一个手段,由网络中的一个环节(如服务器)进行统一管理,从而避免了由于扩充存储设备为管理带来的麻烦。
(2)对于视频网络系统虚拟存储最值得一提的特点就是:大幅度提高存储系统整体出访的频宽。
多个存储模块共同组成了当前的存储系统,而虚拟存储系统能较好地同时实现负载平衡,把每次数据出访所须要挤占的频宽十分合理地分配至各个存储模块上,这样整个视频网络系统的出访频宽就变小了。
(3)虚拟存储技术使得存储资源管理变得更加灵活,能够把不同类型的存储设备集中管理统一分配使用,有效保障了用户以往对存储设备的投资。
(4)虚拟存储技术能通过有关管理软件,为网络系统提供更多许多其它的功能,现在比较盛行的如无须服务器的远程镜像、数据快照等技术。
3、相关存储技术现在虚拟存储的发展还没一个统一的标准,从它的流形结构来看主要存有两种方式:即为等距式与非对称式。
虚拟化存储的原理与架构随着云计算和大数据时代的来临,虚拟化技术成为了企业及个人必备的技术手段之一。
虚拟化存储作为虚拟化技术的重要组成部分,为企业提供了灵活的存储资源管理和分配方案。
本文将深入探讨虚拟化存储的原理与架构,揭示其背后的工作原理和设计思路。
一、虚拟化存储的概念与背景虚拟化存储是一种将物理存储资源进行抽象和集中管理的技术,通过将不同物理存储设备的分散存储容量整合为一个统一的存储池,并通过虚拟化技术为不同主机分配和管理存储资源。
在传统存储系统中,每个主机都有自己的独立的存储设备,造成了存储资源的浪费和管理的复杂性。
而虚拟化存储的出现,通过对存储资源进行虚拟化,极大地提高了存储资源的利用效率和管理的便捷性。
二、虚拟化存储的基本原理虚拟化存储的基本原理是通过引入虚拟机监控器(Hypervisor)层,将主机和物理存储设备之间的关系进行解耦,在虚拟机监控器层之上构建逻辑卷管理器(Logical Volume Manager,LVM),实现对存储资源的池化和统一管理。
具体而言,虚拟化存储通过以下几个环节实现:1. 存储池的创建与管理:虚拟化存储将不同物理存储设备的容量整合为一个存储池,管理员可以通过虚拟机监控器的管理界面进行存储池的创建、扩容、缩容等操作。
2. 虚拟机磁盘的分配与管理:通过虚拟机监控器,管理员可以为每个虚拟机分配独立的虚拟磁盘(Virtual Disk),虚拟磁盘目前主要有三种类型:文件型磁盘、逻辑卷磁盘和物理设备磁盘。
3. 存储虚拟化技术的支持:为了提高存储性能和可靠性,虚拟化存储引入了诸如快照(Snapshot)、克隆(Clone)、迁移(Migration)等功能。
快照技术可以在不中断虚拟机正常运行的情况下,对虚拟机的状态进行保存,以便在需要时进行恢复。
克隆技术可以基于现有的虚拟机快速创建新的虚拟机,提升虚拟机的创建效率。
迁移技术可以将虚拟机从一台物理主机迁移到另一台物理主机,实现资源的动态负载均衡。
虚拟存储器的工作原理
虚拟存储器是一种计算机内存管理技术,它通过将应用程序所需的数据和指令分为多个页面(或称为块或帧)来实现。
虚拟存储器的工作原理包括以下几个步骤:
1. 分页:将应用程序的内存划分为固定大小的页面,通常为
4KB或8KB。
每个页面都有一个唯一的页面编号。
2. 页面映射:将每个页面映射到物理内存的一个帧(或页框),帧的大小与页面大小相同。
这个映射关系被记录在页表中,页表保存在主存储器中。
3. 页面调度:当应用程序需要访问内存中的某个页面时,先检查页表。
如果该页面已经在物理内存中,则直接访问对应的物理地址;如果该页面不在物理内存中,则发生页面错误(缺页错误)。
4. 页面置换:当发生页面错误时,操作系统需要选择一个页面来替换出去,以腾出空间来加载所需的页面。
常见的页面置换算法有最近最少使用(LRU)和先进先出(FIFO)。
5. 页面加载:一旦选择了要换出的页面,操作系统会从外部存储(如硬盘)中加载所需的页面,并更新页表中的映射关系。
6. 页面更新:当应用程序对页面进行写操作时,会先将数据写入缓存页面(缓冲区),然后再由操作系统将缓存页面写回到
外部存储。
虚拟存储器的工作原理使得应用程序能够访问比物理内存更大的内存空间,而且不需要将所有数据一次性加载到内存中。
这种分页和页面调度的技术可以提高程序的整体性能,并且允许多个应用程序同时运行,因为它们不会相互干扰彼此的内存空间。
虚拟化存储与传统存储的对比与优劣势分析引言:随着科技的不断发展,数字化时代的到来,存储数据的需求也愈发增加。
虚拟化存储作为一种存储技术,正在逐渐取代传统存储,成为企业和个人首选。
本文将对虚拟化存储与传统存储进行对比与优劣势分析。
一、虚拟化存储的定义与特点虚拟化存储是指利用虚拟化技术将不同的存储资源汇聚起来,形成一个统一的逻辑存储池。
虚拟化存储可以实现存储的动态分配和管理,提高资源利用率。
其特点包括:1. 高可用性:虚拟化存储采用冗余数据备份和数据镜像技术,确保数据的可靠性与恢复能力。
2. 灵活扩展性:虚拟化存储可以根据需求进行动态扩展和收缩,实现无缝集成与升级,提高存储空间的利用率。
3. 数据共享:虚拟化存储可以提供共享存储资源,不同的虚拟机可以共享同一份数据,提高合作效率。
4. 性能优化:虚拟化存储可以通过存储调度和负载均衡技术,提高存储性能和响应速度。
二、传统存储的定义与特点传统存储是指基于物理设备的存储方式,包括直连存储和网络存储。
其特点包括:1. 独立性:传统存储中的每个设备都是独立的,不同设备之间无法直接共享数据。
2. 有限扩展性:传统存储的扩展性有限,当存储需求增加时,需要额外购买设备,增加投入成本。
3. 单点故障:传统存储中的单点故障会造成存储数据的丢失或不可用,降低数据的可靠性。
4. 性能瓶颈:传统存储的性能受限于设备硬件,无法灵活调整和优化。
三、虚拟化存储与传统存储的对比1. 管理和维护成本:虚拟化存储通过统一的存储管理平台,简化了存储资源的管理和维护,降低了管理成本。
而传统存储需要单独管理不同的存储设备,增加了管理复杂性和维护成本。
2. 可靠性和可用性:虚拟化存储通过数据备份和冗余技术,提高了数据的可靠性和恢复能力,降低了数据丢失的风险。
而传统存储可能存在单点故障,无法提供高可用性的存储服务。
3. 扩展性和灵活性:虚拟化存储可以根据需求进行动态扩展和收缩,提高了存储空间的利用率和灵活性。
虚拟存储器工作原理
虚拟存储器是计算机系统中的一种技术,它通过将磁盘的部分空间用作与主存储器(RAM)交换数据的扩展,以提供更大的可用存储空间。
虚拟存储器工作原理如下:
1. 虚拟存储器将主存储器划分为固定大小的页面(也称为页框),通常是4KB或8KB等大小。
2. 当一个程序被加载到主存储器时,操作系统将其分为固定大小的块,称为页面。
3. 当程序需要访问某个页面时,操作系统会检查该页面是否已存在于主存储器中。
4. 如果所需页面已存在于主存储器中,则程序可以直接访问该页面,无需进行磁盘读取操作。
这是最理想的情况,因为主存储器的访问速度要比磁盘快得多。
5. 然而,如果所需页面不在主存储器中,操作系统会将主存储器中的某个页面(通常是最近最少使用的页面)替换成需要的页面。
替换页面的过程称为页面置换。
6. 被替换出的页面会被写回到磁盘上的一个空闲页面中,以便在后续需要时可以重新加载到主存储器中。
7. 在访问磁盘上的页面并将其加载到主存储器之前,操作系统会通过磁盘存储器管理单元(MMU)进行地址转换,以确保正确访问到磁盘上的页面。
通过使用虚拟存储器,计算机系统可以充分利用磁盘空间来扩展主存储器的大小。
这样,即使计算机系统的物理内存有限,也可以运行更大的程序或处理更多的数据,而不会出现严重的
内存不足问题。
虚拟存储器的工作原理可以使计算机系统在物理内存有限的情况下更加灵活和高效地管理内存资源。
虚拟存储技术00208039 金晓东1 虚拟存储技术的产生虚拟化技术并不是一件很新的技术,它的发展,应该说是随着计算机技术的发展而发展起来的,最早是始于70年代。
由于当时的存储容量,特别是内存容量成本非常高、容量也很小,对于大型应用程序或多程序应用就受到了很大的限制。
为了克服这样的限制,人们就采用了虚拟存储的技术,最典型的应用就是虚拟内存技术。
随着计算机技术以及相关信息处理技术的不断发展,人们对存储的需求越来越大。
这样的需求刺激了各种新技术的出现,比如磁盘性能越来越好、容量越来越大。
但是在大量的大中型信息处理系统中,单个磁盘是不能满足需要,这样的情况下存储虚拟化技术就发展起来了。
在这个发展过程中也由几个阶段和几种应用。
首先是磁盘条带集(RAID,可带容错)技术,将多个物理磁盘通过一定的逻辑关系集合起来,成为一个大容量的虚拟磁盘。
而随着数据量不断增加和对数据可用性要求的不断提高,又一种新的存储技术应运而生,那就是存储区域网络(SAN)技术。
SAN的广域化则旨在将存储设备实现成为一种公用设施,任何人员、任何主机都可以随时随地获取各自想要的数据。
目前讨论比较多的包括iSCSI、FC Over IP 等技术,由于一些相关的标准还没有最终确定,但是存储设备公用化、存储网络广域化是一个不可逆转的潮流。
2 虚拟存储的概念所谓虚拟存储,就是把多个存储介质模块(如硬盘、RAID)通过一定的手段集中管理起来,所有的存储模块在一个存储池(Storage Pool)中得到统一管理,从主机和工作站的角度,看到就不是多个硬盘,而是一个分区或者卷,就好象是一个超大容量(如1T以上)的硬盘。
这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来,为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统,就称之为虚拟存储。
3 虚拟存储的分类目前虚拟存储的发展尚无统一标准,从虚拟化存储的拓扑结构来讲主要有两种方式:即对称式与非对称式。
对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备与存储软件系统、交换设备集成为一个整体,内嵌在网络数据传输路径中;非对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备独立于数据传输路径之外。
从虚拟化存储的实现原理来讲也有两种方式;即数据块虚拟与虚拟文件系统。
具体如下:A.对称式虚拟存储图1图1对称式虚拟存储解决方案的示意图在图1所示的对称式虚拟存储结构图中,存储控制设备High Speed Traffic Directors(HSTD)与存储池子系统Storage Pool集成在一起,组成SAN Appliance。
可以看到在该方案中存储控制设备HSTD在主机与存储池数据交换的过程中起到核心作用。
该方案的虚拟存储过程是这样的:由HSTD内嵌的存储管理系统将存储池中的物理硬盘虚拟为逻辑存储单元(LUN),并进行端口映射(指定某一个LUN能被哪些端口所见),主机端将各可见的存储单元映射为操作系统可识别的盘符。
当主机向SAN Appliance写入数据时,用户只需要将数据写入位置指定为自己映射的盘符(LUN),数据经过HSTD的高速并行端口,先写入高速缓存,HSTD中的存储管理系统自动完成目标位置由LUN到物理硬盘的转换,在此过程中用户见到的只是虚拟逻辑单元,而不关心每个LUN的具体物理组织结构。
该方案具有以下主要特点:(1)采用大容量高速缓存,显著提高数据传输速度。
缓存是存储系统中广泛采用的位于主机与存储设备之间的I/O路径上的中间介质。
当主机从存储设备中读取数据时,会把与当前数据存储位置相连的数据读到缓存中,并把多次调用的数据保留在缓存中;当主机读数据时,在很大几率上能够从缓存中找到所需要的数据。
直接从缓存上读出。
而从缓存读取数据时的速度只受到电信号传播速度的影响(等于光速),因此大大高于从硬盘读数据时盘片机械转动的速度。
当主机向存储设备写入数据时,先把数据写入缓存中,待主机端写入动作停止,再从缓存中将数据写入硬盘,同样高于直接写入硬盘的速度(2)多端口并行技术,消除了I/O瓶颈。
传统的FC存储设备中控制端口与逻辑盘之间是固定关系,访问一块硬盘只能通过控制它的控制器端口。
在对称式虚拟存储设备中,SAN Appliance的存储端口与LUN的关系是虚拟的,也就是说多台主机可以通过多个存储端口(最多8个)并发访问同一个LUN;在光纤通道100MB/带宽的大前提下,并行工作的端口数量越多,数据带宽就越高。
(3)逻辑存储单元提供了高速的磁盘访问速度。
在视频应用环境中,应用程序读写数据时以固定大小的数据块为单位(从512byte到1MB之间)。
而存储系统为了保证应用程序的带宽需求,往往设计为传输512byte以上的数据块大小时才能达到其最佳I/O性能。
在传统SAN结构中,当容量需求增大时,唯一的解决办法是多块磁盘(物理或逻辑的)绑定为带区集,实现大容量LUN。
在对称式虚拟存储系统中,为主机提供真正的超大容量、高性能LUN,而不是用带区集方式实现的性能较差的逻辑卷。
与带区集相比,Power LUN具有很多优势,如大块的I/O block会真正被存储系统所接受,有效提高数据传输速度;并且由于没有带区集的处理过程,主机CPU可以解除很大负担,提高了主机的性能。
(4)成对的HSTD系统的容错性能。
在对称式虚拟存储系统中,HSTD是数据I/O的必经之地,存储池是数据存放地。
由于存储池中的数据具有容错机制保障安全,因此用户自然会想到HSTD是否有容错保护。
象许多大型存储系统一样,在成熟的对称式虚拟存储系统中,HSTD是成对配制的,每对HSTD之间是通过SAN Appliance内嵌的网络管理服务实现缓存数据一致和相互通信的。
(5)在SAN Appliance之上可方便的连接交换设备,实现超大规模Fabric结构的SAN。
因为系统保持了标准的SAN结构,为系统的扩展和互连提供了技术保障,所以在SAN Appliance之上可方便的连接交换设备,实现超大规模Fabric结构的SAN。
B.非对称式虚拟存储系统图2图2非对称式虚拟存储系统示意图在图2所示的非对称式虚拟存储系统结构图中,网络中的每一台主机和虚拟存储管理设备均连接到磁盘阵列,其中主机的数据路径通过FC交换设备到达磁盘阵列;虚拟存储设备对网络上连接的磁盘阵列进行虚拟化操作,将各存储阵列中的LUN虚拟为逻辑带区集(Strip),并对网络上的每一台主机指定对每一个Strip 的访问权限(可写、可读、禁止访问)。
当主机要访问某个Strip时,首先要访问虚拟存储设备,读取Strip 信息和访问权限,然后再通过交换设备访问实际的Strip中的数据。
在此过程中,主机只会识别到逻辑的strip,而不会直接识别到物理硬盘。
这种方案具有如下特点:(1)将不同物理硬盘阵列中的容量进行逻辑组合,实现虚拟的带区集,将多个阵列控制器端口绑定,在一定程度上提高了系统的可用带宽。
(2)在交换机端口数量足够的情况下,可在一个网络内安装两台虚拟存储设备,实现Strip信息和访问权限的冗余。
但是该方案存在如下一些不足:(1)该方案本质上是带区集——磁盘阵列结构,一旦带区集中的某个磁盘阵列控制器损坏,或者这个阵列到交换机路径上的铜缆、GBIC损坏,都会导致一个虚拟的LUN离线,而带区集本身是没有容错能力的,一个LUN的损坏就意味着整个Strip里面数据的丢失。
(2)由于该方案的带宽提高是通过阵列端口绑定来实现的,而普通光纤通道阵列控制器的有效带宽仅在40MB/S左右,因此要达到几百兆的带宽就意味着要调用十几台阵列,这样就会占用几十个交换机端口,在只有一两台交换机的中小型网络中,这是不可实现的。
(3)由于各种品牌、型号的磁盘阵列其性能不完全相同,如果出于虚拟化的目的将不同品牌、型号的阵列进行绑定,会带来一个问题:即数据写入或读出时各并发数据流的速度不同,这就意味着原来的数据包顺序在传输完毕后被打乱,系统需要占用时间和资源去重新进行数据包排序整理,这会严重影响系统性能。
4 数据块虚拟与虚拟文件系统以上从拓扑结构角度分析了对称式与非对称式虚拟存储方案的异同,实际从虚拟化存储的实现原理来讲也有两种方式;即数据块虚拟与虚拟文件系统。
数据块虚拟存储方案着重解决数据传输过程中的冲突和延时问题。
在多交换机组成的大型Fabric结构的SAN中,由于多台主机通过多个交换机端口访问存储设备,延时和数据块冲突问题非常严重。
数据块虚拟存储方案利用虚拟的多端口并行技术,为多台客户机提供了极高的带宽,最大限度上减少了延时与冲突的发生,在实际应用中,数据块虚拟存储方案以对称式拓扑结构为表现形式。
虚拟文件系统存储方案着重解决大规模网络中文件共享的安全机制问题。
通过对不同的站点指定不同的访问权限,保证网络文件的安全。
在实际应用中,虚拟文件系统存储方案以非对称式拓扑结构为表现形式。
5 虚拟存储技术和<操作系统>这门课的结合点本学期的<操作系统>这门课中,所涉及的虚拟存储技术,实际上是虚拟存储技术的一个方面,特指以CPU 时间和外存空间换取昂贵内存空间的操作系统中的资源转换技术基本思想:程序、数据、堆栈的大小可以超过内存的大小,操作系统把程序当前使用的部分保留在内存,而把其他部分保存在磁盘上,并在需要时在内存和磁盘之间动态交换,虚拟存储器支持多道程序设计技术目的:提高内存利用率管理方式A 请求式分页存储管理在进程开始运行之前,不是装入全部页面,而是装入一个或零个页面,之后根据进程运行的需要,动态装入其他页面;当内存空间已满,而又需要装入新的页面时,则根据某种算法淘汰某个页面,以便装入新的页面B 请求式分段存储管理为了能实现虚拟存储,段式逻辑地址空间中的程序段在运行时并不全部装入内存,而是如同请求式分页存储管理,首先调入一个或若干个程序段运行,在运行过程中调用到哪段时,就根据该段长度在内存分配一个连续的分区给它使用。
若内存中没有足够大的空闲分区,则考虑进行段的紧凑或将某段或某些段淘汰出去,这种存储管理技术称为请求式分段存储管理。