未来存储虚拟化技术分析

１ 引言
网络存储的目标市场现状， 为存储虚拟化提供了发展机遇， 同 时 也 带 来 了 技 术 方 面 和 非 技 术 方 面 的 挑 战 。在 以 数 字 化 为 主 要 方向的信息化发展过程中， 信息容量的快速增长， 给参与社会活 动的各个部门， 或多或少地带来了管理成本和设备投入的增长， 而 这 么 巨 大 的 数 据 增 长 牵 扯 到 电 力 、存 储 空 间 、管 理 等 一 系 列 复 杂问题。为此， 对存储虚拟化未来技术的发展要求将越来越高。
３ 以数据为核心的存储
随着人们对信息需求的不断增长， 数据量呈现不断激增的态 势， 其直接表现是社会各单位对于存储资源的需求量越来越大，
收稿日期： ２００７－ ０４－ ２３
１００ 电脑知识与技术
而随着整个社会对信息的依存度的不断提高， 信息载体—数据的 重 要 性 也 随 之 得 到 提 生 。由 此 也 促 使 着 人 们 的 管 理 理 念 正 从 以 计 算为核心， 以存储为核心逐步转向以数据为核心， 随着数据存储 容量和数据服务种类的增加， 如何更为合理， 有效保证数据服务 质量的问题便愈显突出。但目前的解决方 式 还 是 在 单 一 ＨＳＭ 的 配置下， 对所有的数据服务均配以相同质量的存储服务， 或者人 为地针对不同数据服务要求设定存储服务质量。
２ 存储网格
自从网格思想产生以来， 人们就常常以电力网为列来类比网 格 的 思 想 和 现 实 形 态 ， 这 无 意 是 一 种 较 为 现 实 的 、非 常 容 易 理 解 的类比方式， 也表现出了网格的许多本质特性， 自治性和共享性 是人们关注网格的最主要原因。但必须想到， 作为一个系统网格 必须是可控的， 这一点在现实的电力网中也是如此。同时， 网格也 必 须 是 可 测 量 的 、安 全 的 、这 些 是 作 为 现 实 可 行 的 技 术 所 必 须 具 备的条件， 而正是这些对网格的发展， 构成了很大的障碍， 原因是 到目前为止， 在这些方面的理论和技术准备并不充分。
Ｆｕｔｕｒｅ Ｓ ｔｏｒａｇｅ Ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｎａｌｙｓ ｉｓ ＷＡＮＧ Ｊｉｎｇ－ ｗａｎｇ， ＳＵＮ Ｘｉ－ ｐｉｎｇ
（Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ， Ｈｕｈｅｈａｏｔｅ ０１００５１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｔａｔｕｓ ｑｕｏ． Ｉｔ ｇｉｖｅ ａ ｇｏｏｄ ｃｈａｎｃｅ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｒｅａｄｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： ｓｔｏｒａｇｅ； ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ； ｃｏｎｃｅｐｔ
目前， 存储网格被理解为多种多样的形式但多片面地强调其 某一个侧面， 而忽略了其内在规律性， 无论是将存储网格描述为 全交换或联通的网格拓扑结构， 还是强调它所带来的灵 活 性 、安 全性、互操作性等等， 包括 ｐ２ｐ 技术， 这都是存储网格的 外 在 表 现 或实现层面的局部特征， 而构成存储网格的核心思想并不在于 此。
４．１ ＮＡＳＤ ＣＭＵ 的 ＮＡＳＤ 是一个较早提出的磁盘系统。美国国家存储工 业委员会 ＮＳＩＣ 提出的 ＯＳＤ 模型就是基于 ＮＡＳＤ。 这些系统的研究重点是存储设备的功能及其接口协议。 ＮＡＳＤ 提供给用户的不是磁盘块接口， 而是磁盘对象接口。在多数 情况下， 磁盘对象都是对应文件。一个磁盘对象可以有许多由磁 盘系统管理的属性， 其中包括大小、各种时间等等。 ４．２ 活跃磁盘设备 据查卡耐基梅隆大学和加州大学以及马里兰大学分别进行 了 活 跃 磁 盘 相 关 的 研 究 项 目 。他 们 在 研 究 中 都 是 利 用 磁 盘 内 部 的 ＣＰＵ 和内存资源。随着硬件技术及磁盘技术的发展， 磁盘内部的 ＣＰＵ 及内存资源越来越丰富。近几年， 服务器所使用磁盘内容的 嵌入式 ＣＰＵ 可达到 ２００ＭＩＰＳ 的 处 理 能 力 ， 而 内 存 容 量 也 相 应 的 可达到 ３２ＭＢ－ ６４ＭＢ。活跃磁盘的这两个研究项目就 是 研 究 和 设 计一个分布式的系统结构， 使的应用程序的一部分可以动态地下 载 到 磁 盘 中 去 并 在 磁 盘 的 运 行 环 境 中 执 行 。其 结 果 不 仅 充 分 地 利 用了磁盘的处理能力 ， 还大大降低了存储容量的增长速度与 ＣＰＵ 处理能力的增长速度之间的差异。与此同时， 由于磁盘内嵌入式 ＣＰＵ 的有效使用， 也大大降低了对于 Ｉ／Ｏ 带宽的要求。 ４．３ 智能磁盘设备 在活跃磁盘研究项目的基础上， 据查加州大学开始了智能磁 盘设备的研究。与活 跃 磁 盘 不 同 ， 智 能 磁 盘 对 于 磁 盘 的 ＣＰＵ 能 力、内存容量、磁盘间的通讯带宽都有更高的要求。与此 相应智能 磁 盘 除 了 针 对 数 据 库 、决 策 支 持 系 统 之 外 ， 还 面 向 更 为 广 泛 的 应 用， 其中包括降低数据写 延 迟 ， 软 件 ＲＡＩＤ 的 实 现 ， 系 统 自 动 配 置 等等。
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开发研究与设计技术
本栏目责任编辑：谢媛媛
ＥＮＤ ＢＥＨＡＶ； （２）八位全加器（ａｄｄ８）的顶层 ＶＨＤＬ 描述 ＬＩＢＲＡＲＹ ＩＥＥＥ； ＵＳＥ ＩＥＥＥ． ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ＿１１６４． ＡＬＬ； …… － － 因 库 的 性 质 不 同 ， 此 处 的 库 、包 引 用 语 句 的 的 区 别 将 在 后 面详细说明。 ＥＮＴＩＴＹ ＡＤＤ８ ＩＳ ＰＯＲＴ（ＣＩＮ ： ＩＮ ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ； Ａ，Ｂ ： ＩＮ ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ＿ＶＥＣＴＯＲ（７ ＤＯＷＮＴＯ ０）； Ｓ ： ＯＵＴ ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ＿ＶＥＣＴＯＲ（７ ＤＯＷＮＴＯ ０）； ＣＯＵＴ： ＯＵＴ ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ）； ＥＮＤ ＡＤＤ８； ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＳＴＲＵＣ ＯＦ ＡＤＤ８ ＩＳ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ ＡＤＤ４ － － 元件说明 ＰＯＲＴ（ＣＩＮ ： ＩＮ ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ； Ａ， Ｂ， Ｃ ： ＩＮ ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ＿ＶＥＣＴＯＲ（３ ＤＯＷＮＴＯ ０）； ＣＯＵＴ ： ＯＵＴ ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ）； ＥＮＤ ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ； ＳＩＧＮＡＬ ＣＡＲＲＹ＿ＯＵＴ： ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ； ＳＩＧＮＡＬ ＳＯＵＴ： ＳＴＤ＿ＬＯＧＩＣ＿ＶＥＣＴＯＲ（７ ＤＯＷＮＴＯ ０）； ＢＥＧＩＮ Ｓ＜＝ＳＯＵＴ； Ｕ１： ＡＤＤ４ ＰＯＲＴ ＭＡＰ（ＣＩＮ， Ａ（３ ＤＯＷＮＴＯ ０）， Ｂ（３ ＤＯＷＮＴＯ ０）， ＳＯＵＴ（３ ＤＯＷＮＴＯ ０）， ＣＡＲＲＹ＿ＯＵＴ）； － － 元件例化 Ｕ２： ＡＤＤ４ ＰＯＲＴ ＭＡＰ （ＣＡＲＲＹ＿ＯＵＴ， Ａ（７ ＤＯＷＮＴＯ ４）， Ｂ（７ ＤＯＷＮＴＯ ４）， ＳＯＵＴ（７ ＤＯＷＮＴＯ ４）， ＣＯＵＴ）； ＥＮＤ ＳＴＲＵＣ； （３）ＷＯＲＫ 库中程序包的引用： 如果将上述四位全加器和八位 全加器的顶层设计都放在当前工作库（ ＷＯＲＫ 库） 中， 则只需要在 顶 层（ａｄｄ８）设 计 的 ＶＨＤＬ 代 码 中 以 ＷＯＲＫ 库 的 引 用 方 式 直 接 对 元件 ａｄｄ４ 进行引用。此时， 只需要在上述 ａｄｄ８ 的 ＶＨＤＬ 代 码 的 库、包的引用处添加“ＵＳＥ ＷＯＲＫ．ＡＤＤ４”即可。 （４）设 计 库 中 程 序 包 的 引 用 ： 为 示 例 设 计 库 中 程 序 包 的 引 用 ， 特别将四位全加器以底层元件的形式存放在资源库 ａｍｙｌｉｂ 中， 而 将 八 位 全 加 器 的 顶 层 设 计 代 码 （ ａｄｄ８．ｖｈｄ） 存 放 在 ｗｏｒｋ 库 （ ａｍｙｐｒｏｊｅｃｔ） 中。 各库和文件夹的对应关系如图 １ 所示。
图 １ 库和文件夹的关系图 此时， 需要在顶层 ＶＨＤＬ 代码的库引用处添加如下语句：
（上接第 １００ 页） ４．４ 自省存储设备 在 这 个 系 统 结 构 中 ， Ｉ／Ｏ 设 备 ， 特 别 是 存 储 设 备 ， 都 具 有 智 能
处理能力， 并且成为系统的最为基本的子系统。从硬件构成方面， 自 省 系 统 是 以 Ｉ／Ｏ 为 核 心 ， 所 有 的 设 备 都 是 标 准 的 ， 可 互 换 的 ， 通 过智能机箱与网络相连， 从而构成完整系统。软件系统的系统结 构主要支持各种的系统检测和相应处理能力的需求， 并且系统能 够自动生成常用的检测和处理程序。
５ 以数据为核心
计算系统存在的价值在于它能够实现数据处理能力， 计算系 统是一种重要的， 难以替代的工具， 但无论怎样， 数据才是最始终 的核心所在， 在以数据为核心的理念指导下， 存储系统构建的思 想也必然应该进行相应的调整。
以数据为核心首先关注的是存储如何更好地表达和体现数
ＬＩＢＲＡＲＹ ａｍｙｌｉｂ； ＵＳＥ ａｍｙｌｉｂ．ＡＤＤ４； 并且在用 ＭＡＸＰＬＵＳＩＩ 对其进行编译时需按照如下步骤进行 设置： （１）对 ａｄｄ４．ｖｈｄ 建 立 项 目 ， 然 后 用 ＳＡＶＥ＆ＣＯＭＰＬＩＥＲ 完 成 编 译。 （２）对 ａｄｄ８．ｖｈｄ 建 立 项 目 ， 然 后 选 中 Ｃｏｍｐｌｉｅｒ 选 项 ， 并 弹 出 综 合 对 话 窗 。 此 时 再 选 中 Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ 菜 单 的 ＶＨＤＬ Ｎｅｔｌｉｓｔ Ｒｅａｄｅｒ Ｓｅｔｔｉｎｇｓ 选项， 在弹出的对话窗的 Ｄｉｒｅｔｏｒｉｅｓ 框中指定库所在的文 件 夹 路 径 Ｄ：＼ａｍｙｌｉｂ， 在 Ｌｉｂｒａｒｙ Ｎａｍｅ 框 中 键 入 库 名 ａｍｙｌｉｂ， 然 后 单 击 Ａｄｄ 按 钮 则 设 计 库 名 及 其 文 件 夹 路 径 加 入 到 Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｌｉ－ ｂｒａｒｉｅｓ 框中， 效果见图 ２ 所示。至此就完成了资源库的指定。 （３）单 击 编 译 窗 口 的 ＳＴＡＲＴ 按 钮 ， 开 始 综 合 ， 即 可 生 成 项 目 ａｄｄ８ 的网表文件。至此便正确地完成了全部项目的编译。