引言

    云計算是將網絡中的硬件設施、軟件技術、應用服務等各種計算資源整合成一個大的資源池，通過新的計算模式， 用戶可以按需定制基礎設施服務、軟件服務、應用服務。在云計算這種新的互聯網計算模式中，基礎設施云服務是軟件云服務和平臺云服務的基礎， 并通過使用虛擬化技術實現虛擬計算資源。然而，存儲作為商業應用不可或缺的一個重要組成部分，也是處于云計算架構的底層， 與基礎設施云共同為用戶提供服務。網絡服務提供者通過云計算所具有的強大計算能力可以在數秒內處理的信息達千萬計甚至億計。因此云計算的應用與發展將是空前的，“云”應用所帶來的商機也將是巨大的。

1 云計算中的虛擬化

    作為企業信息化平臺的業務核心一一數據中心，其地位在信息系統中變得非常重要和更加復雜。如何解決高效利用數據資源，靈活配置和管理數據資源成為云計算關健技術研究的重要課題之一。當虛擬化的概念和技術加入到云計算當中后，不但簡化了資源管理的復雜度，還提高了資源的利用率，在減少資源購置和維護成本的同時， 也提高了使用效率。當虛擬化技術以服務的形式提供給用戶時， 用戶可以通過互聯網隨時獲得非常優越的計算能力， 并對此服務和計算能力自由取用，按需付費。

    1．1虛擬化的概念

    虛擬化是將物理資源統一抽象成虛擬資源。這種抽象的方式與實現方式、地理位置、底層資源的物理配置有關。虛擬化可使有限的硬件和軟件資源按需重新規劃分配，擴大了硬件容量，簡化了軟件配置過程和資源的訪問與管理，提高硬件與軟件的綜合效率和應用能力。

    1．2虛擬化的應用技術

    在虛擬化的應用中，軟件虛擬化技術使用虛擬機監視器(Virtual Machine Monitor，VMM)與硬件通信。在系統架構中，VMM處于物理資源與操作系統之間， 操作系統成為應用程序。這種架構層次的變化，使架構中的通信部分需進行二進制轉換， 通過硬件資源接口模擬硬件環境， 其處理器和內存訪問在特定事件中才涉及到JVMM， 使軟件虛擬化具有一定的獨立性。二進制轉換的增加， 導致系統復雜度上升和軟件堆棧增加等結果，使軟件虛擬化的管理變得復雜， 系統可靠性和安全性也有所下降。

    硬件虛擬化比軟件虛擬化在性能方面有很大提高， 例如CPU的虛擬化則是由支持虛擬化技術的CPU通過特別指令集控制虛擬過程， 使VMM可以輕松提高性能。硬件虛擬化架構直接支持操作系統在硬件的上層運行， 沒有二進制轉換， 簡化了VMM的設計開發， 減少很多相關性能開銷。隨著64位操作系統的廣泛應用，硬件虛擬化的64位計算能力也得到很快的發展。系統虛擬化是將一臺物理計算機上的物理資源抽象成虛擬資源，并提供給多個虛擬機使用， 每個虛擬機是一個完全獨立和封閉的運行環境。每個虛擬機操作系統的使用是相互隔離、互不影響的。使得多個虛擬機復用了同一臺物理計算機的物理資源。

2 云計算中的數據存儲

    隨著網絡新技術和產品的發展， 數據量的存儲需求迅速增長，存儲系統在當前信息系統投資中所占比例大于50％。云存儲是通過集群技術、網格技術、分布式文件系統等技術將網絡中大量不同類型的存儲設備通過軟件技術集合在一起協同工作，提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統，解決了數據存儲的方法、空問、建設、維護、成本等問題，數據可以隨時取用。

    2．1云存儲的概念

    對使用者來說，云存儲是一種數據訪問服務，是一個由眾多存儲設備和服務器構成的系統集合，核心是應用軟件與存儲設備的結合。云存儲是配置了大容量存儲空間的云計算系統， 是在云計算的基礎上增加了一個存儲層， 同時增加的還有數據管理和數據安全等相關功能， 與云計算的用戶訪問方式和應用接口相同。

    2．2云存儲的應用技術

    作為傳統存儲技術之一的直連式存儲(Direct—AttachedStorage，DAS)已有40多年的歷史，其結構依賴于服務器操作系統進行數據I／0讀寫和存儲維護管理， 受服務器總線技術的限制。DAS中存儲設備與服務器通過SCSI連接， 最高速率小于等于80MB／s。因此，DAS在擴展性、開放性和系統管理等方面局限性較大。

    隨著網絡存儲技術的發展和應用， 出現了NAS(網絡連接存儲)、SAN(存儲區域網)和基于IP的存儲方式。NAS以數據為中心，通過直連網絡向用戶提供文件級存儲服務。NAS源于以太網數據訪問， 需預先配置存儲空間，具有唯一的IP地址。用戶通過Web瀏覽器即可配置和管理存儲空間，訪問速度LLDAS快， 優化后可專用于文件I／O操作和服務， 性能優于通用操作系統。

    SAN以網絡為中心， 將存儲設備從局域網中分離出來， 在服務器與存儲系統之間使用光纖信道， 利用FC(FibreChanne1)技術， 使用IPI、SCSI、iSCSI、ATM、IP等高速網絡互聯協議連接，將網絡和設備的通信與傳輸物理介質隔離。SAN的服務器和存儲系統之間， 以及存儲系統之間直接傳送數據， 傳輸速率高達1062．5Mbps。因此，SAN的高性能存儲和寬帶網絡i／o接口降低了存儲系統的成本、復雜度和擁塞發生機率，簡化了數據存儲和傳輸。

    IP—SAN則是將IP網絡和SAN存儲技術進行了整合， 是指用戶和存儲系統之間使用IP網絡，存儲系統內部的服務器和存儲設備之間還是SAN存儲。IP網絡與SAN存儲的結合，在整個網絡的范圍上得到了擴展，但也使得在兩個網絡邊界增加了協議的轉換。

    IP存儲即是在IP網絡中實現塊級數據存儲。因TCP／IP網絡可跨廣域網絡應用， 實現服務器通過IP網絡連接存儲設備，服務器只需存儲設備IP地址和操作權限即可完成設備或資源的靈活配置和使用。以IP網絡替代SAN的光纖通道，加上IP網絡擁有大量的IP地址，其網絡速度已達到10Gb，并可實現大容量、高性能的I／O操作。

3 虛擬化存儲的應用

    虛擬化存儲是對各種存儲設備及其子系統進行整合，優化存儲管理�；萜照J為存儲虛擬化是利用異構平臺存儲空間，使用戶對底層物理環境不可見，從而實現環境的有效管理和對資源的合理規劃�？蛋卣J為存儲虛擬化運用塊映射將虛擬磁盤的塊轉化為邏輯塊映射到實際存儲設備上。這種對用戶透明的映射簡化了存儲器的管理和配置工作。VERITAS認為存儲虛擬化是將物理存儲資源邏輯化。因此，簡化了復雜的異構存儲設備的配置。RFG認為存儲虛擬化是利用一種特性的存儲設備仿真另一種特性的存儲設備的仿真技術。

    虛擬化存儲即是通過虛擬化技術， 把各種異構存儲資源統一成單一視圖的存儲池， 采用Striping、LUN Masking、Zoning等技術對該存儲池按需進行重新分割與分配，實現存儲池動態、透明的增長或縮減。虛擬化存儲在對物理存儲設備邏輯化處理后， 提供給用戶的是邏輯視圖，利用設備的存儲優勢，克服了設備的物理局限性。

4 結束語

    隨著云服務層次的提高， 基于云計算的虛擬化技術與網絡存儲技術已經成為云技術中的關鍵技術之一， 二者的有機結合為云存儲的發展提供了有效的保障。研究可信的虛擬化云存儲將是提高云服務的主要方向之一。

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本文標題：基于云計算的虛擬化存儲技術研究

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