详解云存储中虚拟化的技术构成与模型
存储虚拟化
一、何为“存储虚拟化技术”“存储虚拟化”并不是近期才提出的一个新概念，它是伴随着大型计算机的产生、发展而出现的一个较为经典的概念，但随着网络存储的兴起，在新的领域中，存储虚拟化又被赋予了全新的解读，不过从存储的核心功能来看，其本质是具有延续性的。
(一) 存储虚拟化的概念从广义的角度看，存储具有两大特性：其一，它是具有存取数据功能的载体；其二，它具有可管理性。
存储虚拟化是物理存储的逻辑表示方法，是在服务器与存储之间设置的一个抽象层，服务器被绑定到逻辑抽象层上。
于是，无论何时如果需要都可以改变所连接的物理存储，典型的如阵列的替换、层次化存储等，而不会影响应用对这个存储的访问。
存储虚拟化也正是紧紧围绕着这两个主要方面展开的。
从狭义的角度看，存储是具有两个访问通道的实体，数据通道和管理通道就是对此的简单描述。
二者在物理上可以是聚合的，也可以是分离的，而存储虚拟化就相应地发生在这两个通道上。
在理论上可以认为，相对于原存储实体，新的存储实体在数据和管理通道上所进行的任何非恒等的转换，都是一种存储虚拟化方法。
概括地讲，所谓存储虚拟化可以简单地描述为：新存储实体对原存储实体的存储资源（如存储的读写方式、连接方式、存储的规格或结构等）和存储管理（如统一/分散管理）进行变化和转换的过程称为存储虚拟化。
(二) 存储虚拟化的技术分类一般认为存储虚拟化是有所特指的，大致可以从以下两大类来划分：1、存储资源的虚拟化* 存储的规格或结构从早期的磁盘分区到现在具有复杂结构的磁盘阵列，对存储规格或结构的虚拟化始终作为一种最基本的虚拟化形式而不断发展，这是存储虚拟化的一个最为基本的特性之一——可分性。
属于这一类的存储虚拟化产物有：RAID、虚拟网络磁盘等，在可以预见的未来，这类存储虚拟化方式将伴随着人们对块存储的需求，以及对存储安全性与性能的不懈追求仍将长期存储，并且适度发展。
在结构虚拟化方面，设备冗余和资源空洞是两个完全不同的类型，设备冗余可以实现同步、异步镜像等，而资源空洞主要采用写时分配的技术，在提高资源利用率方面表现更为突出，它能够使得呈现给主机的逻辑卷大小远大于实际的物理存储大小；而快照技术更是实现了源和快照依赖于相同的存储资源，形成一种典型的一个虚拟多个的方式。
虚拟化的关键技术
存储虚拟化原理
抽象化
将物理存储资源抽象为逻 辑资源，打破物理存储设 备的限制，实现灵活配置 和管理。
集中化
通过统一的存储虚拟化层， 集中管理所有存储资源， 提高资源利用率和管理效 率。
服务化
将存储资源以服务的形式 提供给上层应用，满足应 用对存储资源的动态需求。
常见存储虚拟化产品
存储虚拟化软件
如VMware vSAN、Microsoft Storage Spaces等，通过软件层 实现存储资源的抽象、集中和服务化。
发展历程
虚拟化技术经历了从硬件仿真、半虚拟化到全虚拟化的发展历程，随着云计算 和大数据技术的快速发展，虚拟化技术已成为数据中心和云计算基础设施的核 心技术之一。
虚拟化技术分类
01
02
03
服务器虚拟化
将一台物理服务器虚拟化 成多个虚拟服务器，每个 虚拟服务器可以独立运行 不同的操作系统和应用。
存储虚拟化
桌面虚拟化技术
桌面虚拟化原理
1 2
分离桌面环境与物理设备
通过虚拟化技术，将桌面环境从物理设备中分离 出来，使其能够在任何设备上运行。
集中管理桌面环境
在服务器端集中管理所有虚拟桌面环境，包括操 作系统、应用程序和用户数据等。
3
远程传输桌面图像
用户通过网络连接到虚拟桌面，服务器将桌面图 像传输到用户设备上，用户可以通过设备对虚拟 桌面进行操作。
可扩展性
支持动态扩展虚拟网络资源，满足不断增长的业务需求。
常见网络虚拟化产品
虚拟交换机
01
通过软件定义网络（SDN）技术实现网络虚拟化，提供灵活的
网络配置和管理功能。
容器网络
02
为容器提供独立的网络环境，实现容器间的网络通信和隔离。
云计算的基础技术
云计算的基础技术云计算是一种基于互联网的计算服务模式，它通过虚拟化技术将计算资源、存储资源和网络资源整合在一起，用户可以根据自身需求弹性地使用和管理这些资源。
云计算的基础技术涵盖了虚拟化技术、容器技术、分布式系统、网络技术、存储技术等多个方面。
本文将从这些技术的角度介绍云计算的基础技术。
一、虚拟化技术虚拟化技术是云计算的基础之一，它通过将物理资源转化为虚拟资源，从而实现资源的隔离和动态分配。
虚拟化技术可以实现对CPU、内存、存储和网络等资源的虚拟化，使得用户可以根据需要在虚拟资源上创建和管理虚拟机，实现资源的灵活调度和高效利用。
1. CPU虚拟化CPU虚拟化是指将一个物理CPU变成多个逻辑CPU，使得多个操作系统能够同时运行在同一个物理服务器上。
目前比较流行的CPU虚拟化技术有Intel的VT-x和AMD的AMD-V等，它们通过提供多种CPU工作模式和指令集，实现了对CPU资源的虚拟化和隔离。
2.内存虚拟化内存虚拟化是指通过虚拟机监控程序（VMM）对内存资源进行管理和隔离，使得多个虚拟机可以共享物理内存，并且实现了内存资源的分配和回收。
内存虚拟化技术可以通过内存页面的共享和传输，以及对内存容量的动态分配等方式实现内存资源的高效利用。
3.存储虚拟化存储虚拟化是指通过虚拟存储设备将物理存储资源转化为虚拟存储资源，用户可以在虚拟存储资源上创建和管理虚拟磁盘、快照、镜像等存储对象。
存储虚拟化技术可以实现对存储资源的灵活管理和分配，提高了存储资源的利用效率。
4.网络虚拟化网络虚拟化是指通过虚拟交换机、虚拟路由器等网络设备将物理网络资源转化为虚拟网络资源，用户可以在虚拟网络资源上创建和管理虚拟网络，实现对网络资源的隔离和动态分配。
网络虚拟化技术可以实现对网络资源的高效利用和灵活管理，提高了网络资源的利用效率。
二、容器技术容器技术是一种轻量级的虚拟化技术，它通过将应用程序及其依赖环境打包成一个可移植的容器，使得应用程序可以在任何环境中运行。
虚拟化技术在云计算中的应用
虚拟化技术在云计算中的应用随着信息时代的发展，人们的生活和工作方式发生了翻天覆地的变化，云计算作为其中的一项新技术，在信息化领域中已经变得越来越重要。
随着云计算的快速发展和普及，虚拟化技术也成为了云计算发展的重要支撑。
在云计算的背景下，虚拟化技术大幅度提高了技术创新的速度和效率，为企业、个人和政府等提供了更加便捷、更加高效的计算资源服务。
一、虚拟化技术的基础概念虚拟化技术是一种将硬件资源进行逻辑上的隔离，使其可以批量利用的新型技术。
虚拟化技术通过对计算机资源进行池化，使得这些资源可以跨不同的应用程序进行共享和利用，从而实现了更高效的计算和存储资源管理。
虚拟化技术通过将不同的软件、应用和操作系统隔离开来，使其可以共存于同一服务器之上，实现了资源的完全独立。
通过虚拟化技术，我们还可以快速地新增、删除计算资源，从而更好地满足用户对计算资源的需求。
二、云计算的基础架构云计算是一种基于网络的计算模式，它通过将计算、数据存储、网络存储以及其他类型的服务集成到一起，从而提供一种全新的计算模式。
云计算的基础架构通常包括三个部分：云端、连接和客户端。
云端中通常包括云服务器、云存储和专用网络等，而连接部分则是实现云端和客户端之间的通信链接。
客户端主要是指用户所使用的终端设备以及根据用户需要提供的相关软件和服务等。
三、虚拟化技术是云计算中的重要组成部分，它为云计算提供了基础架构。
在云计算中，虚拟化技术通过将硬件资源进行抽象化，使得这些资源可以被多个应用程序和用户共享。
通过这种方式，我们可以快速地响应不同用户的需求，并且提高硬件资源的利用率。
虚拟化技术在云计算中的应用主要表现在以下三个方面：1. 服务共享云计算通过虚拟化技术将计算、存储和网络资源进行抽象化，使得这些资源可以被不同的用户和应用程序所共享。
用户可以根据自己的需求来选择相应的服务，并且可以根据实际情况来开通或关闭相应的服务。
2. 弹性伸缩在云计算中，用户可以根据自己的业务需求来伸缩相应的服务。
虚拟化-存储虚拟化
虚拟化-存储虚拟化随着存储的需求呈螺旋式向上增长，公司内的存储服务器和阵列都⽆⼀例外地随之成倍增长。
对于这种存储管理困境的⼀种解决办法便是存储虚拟化。
存储虚拟化可以使管理程序员将不同的存储作为单个集合的资源来进⾏识别、配置和管理。
存储虚拟化是存储整合的⼀个重要组成部分，它能减少管理问题，⽽且能够提⾼存储利⽤率，这样可以降低新增存储的费⽤。
权威机构S N I A（存储⽹络⼯业协会）给出的定义“通过将存储系统/⼦系统的内部功能从应⽤程序、计算服务器、⽹络资源中进⾏抽象、隐藏或隔离，实现独⽴于应⽤程序、⽹络的存储与数据管理”。
存储虚拟化技术将底层存储设备进⾏抽象化统⼀管理，向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性，⽽只保留其统⼀的逻辑特性，从⽽实现了存储系统的集中、统⼀、⽅便的管理。
与传统存储的⽐较与传统存储相⽐，虚拟化存储的优点主要体现在：磁盘利⽤率⾼，传统存储技术的磁盘利⽤率⼀般只有30－70%，⽽采⽤虚拟化技术后的磁盘利⽤率⾼达70－90%；存储灵活，可以适应不同⼚商、不同类别的异构存储平台，为存储资源管理提供了更好的灵活性；管理⽅便，提供了⼀个⼤容量存储系统集中管理的⼿段，避免了由于存储设备扩充所带来的管理⽅⾯的⿇烦；性能更好，虚拟化存储系统可以很好地进⾏负载均衡，把每⼀次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上，提⾼了系统的整体访问带宽。
分类虚拟化存储有多种分类⽅法，从⼤的⽅⾯可以分为：根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同进⾏分类；根据控制路径和数据路径的不同进⾏分类。
根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储⽹络的虚拟存储存储设备的虚拟存储根据控制路径和数据路径的不同，虚拟化存储分为对称虚拟化不对称虚拟化优缺点优点：存储虚拟化也能够改进可⽤性。
如果⼀个应⽤程序与某些特定的存储资源相联，那么任何对于这些资源的中断都将会降低该应⽤的可⽤性。
通过存储虚拟化，应⽤程序就不会再与某个物理性的存储程序相联系了。
云存储技术的原理及架构
云存储技术的原理及架构目前利用科技手段辅助城市管理的建设模式已经由以前的以视频监控为主的平安城市建设转向以多传感技术为主的智慧城市建设，在这一过程中，虽然当前主要的数据量仍然来自视频监控摄像头产生的图像数据，但由各类传感器产生的数据量和数据种类正在加速增长，例如各城市道路的交通流量信息、特种车辆的运行轨迹和车况状态信息、移动终端的身份采集信息等，对这些海量信息的存储、分析和利用，除了提供传统的安全防范、事后查证功能外，更为城市建设科学规划、科学管理提供了充分的数据基础，同时，在这样一个海量大数据的时代，对于数据的安全存储和应用也需要与之相适应的新的技术手段，而以分布式和并行处理为基础的云计算和云存储技术，在此过程中也得到了极大地发展。
相对传统存储而言，云存储改变了数据垂直存储在某一台物理设备的存放模式，通过宽带网络(比如万兆以太网或Infiniband技术)集合大量的存储设备，通过存储虚拟化、分布式文件系统、底层对象化等技术将位于各单一存储设备上的物理存储资源进行整合，构成逻辑上统一的存储资源池对外提供服务，从而在存储容量上得以从单设备PB级横向扩展至数十、数百PB，由于云存储系统中的各节点能够并行提供读写访问服务，系统整体性能随着业务节点的增加而获得同步提升。
同时，通过冗余编码技术、远程复制技术，进一步为系统提供节点级甚至数据中心级的故障保护能力。
容量和性能的按需扩展、极高的系统可用性，是云存储系统最核心的技术特征。
通常，从云存储的技术实现层次上看，从底层向上，可以分为存储层、管理调度层、访问接口层、应用服务层等四个层次，如下图所示：图1 云存储技术实现层次其中存储层是云存储的基础，一台云存储节点设备通常能安装24个以上的硬盘，通常通过IP接口将大量的存储设备互连在一起形成存储设备资源池，在一个云存储系统中，底层物理存储设备数量庞大，而且设备形态理论上也允许异构(这样也可以接入传统的IP SAN 或FC SAN)，在物理存储设备之上是一个统一的存储设备管理层，实现对物理存储设备的逻辑虚拟化管理、状态监控和维护等功能。
云计算虚拟化技术
云计算虚拟化技术虚拟化是云计算系统中的一种基础技术，可以说当前一个云计算服务必定是构建在虚拟化的基础上的。
现代计算机系统是一个庞大的整体，整个计算机系统被分成了多个自下而上的层次，每一个层次都向上一层次呈现一个抽象，并且每一层只需知道下层抽象的接口，而不需要了解其内部运作机制。
这样以层的方式抽象资源的好处是每一层只需要考虑本层设计以及与相邻层间的相互交互，从而大大降低了系统设计的复杂性，提高了软件的移植性。
本质上，虚拟化就是由位于下层的软件模块，通过向上一层软件模块提供一个与它原先所期待的运行环境完全一致的接口的方法，抽象出一个虚拟的软件或硬件接口，使得上层软件可以直接运行在虚拟的环境上。
虚拟化可以发生在现代计算机系统的各个层次上，不同层次的虚拟化会带来不同的虚拟化概念。
虚拟化技术起始于IBM370体系结构，经过四十余年的发展，当前存在诸多实现在不同层次的虚拟化技术，原理不尽相同，且每一种技术都相当复杂。
血衫整理了一些资料，大部分来源于本文开头提到的文章——虚拟化技术的分类及介绍，对目前存在的较流行的虚拟化技术进行分类，并对其原理进行初步介绍，以便对纷繁复杂的虚拟化技术有个整体认识，厘清不同虚拟化技术之间的相互关系。
零、虚拟化的分类在虚拟化的语境中，物理资源通常有一个定语称为宿主（Host），而虚拟出来的资源通常有一个定语称为客户（Guest）。
在计算机系统中，从底层至高层依次可分为：1.硬件层2.操作系统层3.函数库层4.应用程序层在对某层实施虚拟化时，该层和上一层之间的接口不发生变化，而只变化该层的实现方式。
从使用虚拟资源的Guest的角度来看，虚拟化可发生在上述四层中的任一层。
应当注意，在对Guest的某一层进行虚拟化时，并未对Host在哪一层实现它作出要求，这一点是时常引起混淆的地方。
一、硬件层虚拟化/系统级虚拟化实现在此层的虚拟化技术可以对整个计算机系统进行虚拟，即可将一台物理计算机系统虚拟化为一台或多台虚拟计算机系统，故又可称作系统级虚拟化。
详解云计算中的虚拟化技术
详解云计算中的虚拟化技术云计算是当今信息技术领域的热门话题，而虚拟化技术则是云计算的核心基础。
本文将详解云计算中的虚拟化技术，深入探讨其原理、应用和发展趋势。
一、虚拟化技术的原理和概念虚拟化技术是指通过软件或硬件手段，在一台物理服务器上模拟出多个虚拟的独立计算环境，使得多个操作系统和应用程序可以在同一台服务器上同时运行，实现资源的隔离和不同应用之间的隔离，从而提高服务器利用率。
在云计算中，虚拟化技术被广泛应用于构建虚拟化数据中心。
二、虚拟化技术的应用场景1.服务器虚拟化在传统的物理服务器模式下，每个应用可能需要一台专用的服务器，导致资源利用率低下。
而通过虚拟化技术，可以将多个虚拟服务器同时运行在同一物理服务器上，实现资源的共享和隔离，提高服务器利用率，降低成本。
2.存储虚拟化存储虚拟化可以将多个存储设备整合成一个统一的虚拟存储池，使得各个存储设备可以被透明地管理和访问。
通过存储虚拟化，可以更好地满足不同应用对存储资源的需求，提高存储效率和灵活性。
3.网络虚拟化在云计算环境中，网络虚拟化可以将物理网络资源划分为多个逻辑网络，从而实现逻辑网络之间的隔离和互通。
通过网络虚拟化，可以提高网络资源的利用率，实现资源的快速分配和灵活配置，满足不同应用的需求。
4.桌面虚拟化桌面虚拟化是指将用户的工作环境从物理机器中解耦，使用户可以通过终端设备远程访问虚拟桌面。
桌面虚拟化可以提高管理效率、降低管理成本，同时也增加了用户使用终端设备的灵活性。
三、虚拟化技术的发展趋势1.容器技术的兴起容器技术是一种新兴的虚拟化技术，相比传统的虚拟机技术，容器技术更加轻量级，可以在毫秒级别内启动和停止，具有更高的性能和更低的资源消耗。
容器技术的兴起将进一步推动云计算的发展。
2.边缘计算和虚拟化的结合随着物联网的快速发展，越来越多的设备和传感器连接到云计算平台。
为了提供更低的延迟和更好的用户体验，边缘计算与虚拟化结合成为一个重要的发展方向。
云计算环境下的服务器虚拟化技术
云计算环境下的服务器虚拟化技术摘要随着云计算技术的快速发展，服务器虚拟化技术也越来越被广泛应用。
底层的服务器虚拟化技术是实现云计算的基础，而云计算的普及也引发了更多对服务器虚拟化技术的需求。
本文将对云计算环境下的服务器虚拟化技术进行综述，介绍其中虚拟化的基本概念、虚拟机构建的流程、虚拟化技术的分类以及应用场景等方面，为读者深入了解服务器虚拟化技术提供依据。
关键词：云计算，虚拟化，服务器，技术分类，应用场景一、概述随着云计算技术的广泛应用，服务器虚拟化技术也越来越被人们重视。
服务器虚拟化技术是一种将一台物理服务器虚拟化成多台虚拟机的技术，这种技术大大提高了服务器的利用率和性能，并降低了成本。
虚拟化技术也超越了物理服务器的局限，使得虚拟机可以在不同的物理服务器上动态迁移，提高了服务器的高可用性和弹性。
本文将围绕着云计算环境下的服务器虚拟化技术进行分析和研究，从虚拟化的基本概念到虚拟机构建的流程、虚拟化技术的分类以及应用场景等方面进行探究。
二、虚拟化的基本概念虚拟化技术是将一个物理资源虚拟化为多个逻辑资源来共享和利用，包括计算、存储、网络等多个维度。
在服务器虚拟化中，虚拟化的对象是服务器的硬件资源，包括处理器、内存、硬盘等。
虚拟化技术通过虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor，VMM)来管理和分配虚拟机的资源。
VMM负责模拟一个或多个虚拟机，每个虚拟机都拥有自己的操作系统(OS)和应用程序，并且完全独立于其他虚拟机，即使它们在同一台物理服务器上也是如此。
虚拟机之间相互隔离，可以运行不同的操作系统和应用程序，而不会互相影响。
虚拟化技术可以将一个物理服务器虚拟化成多个虚拟服务器，并且每个虚拟服务器都可以运行不同的操作系统和应用程序。
三、虚拟机构建的流程1. 虚拟机环境的准备构建虚拟机前，需要准备虚拟化环境。
这包括安装虚拟化软件，如VMware ESXi、Microsoft Hyper-V等。
云存储及应用特点
云存储及应用特点1、云存储云存储是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。
云存储不同于传统存储，不是某一个存储设备，而是使用整个云存储系统带来的一种数据访问服务，云存储系统的结构模型由四层组成。
具体模型如图1所示。
图1云存储模型图（1）存储层：是云存储最基础的底层。
存储设备可以使FC-SAN，也可以是NAS或IP-SAN，也可以是SCSI或SAS 等DAS存储设备。
存储设备上是一个统一存储设备管理系统，可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多冗余管理，以及设备的状态监控和维护。
（2）基础层：是云存储最核心的部分，通过集群、分布式文件系统和网格计算等技术，实现云存储中多个存储设备之间的协同，使多个存储设备可以对外提供同一种服务，并提供强大的数据访问性能。
CDN内容分发、数据加密技术保证数据不会被非法访问，同时，数据备份和容灾技术可以保证数据的安全，防止丢失。
（3）接口层：具有多种协议接口，能够根据系统灵活适配，开放不同的服务接口，提供不同的应用服务。
（4）用户访问层：任何授权用户都可以通过标准的登录页面进行访问，享受服务。
云存储根据访问对象的不同，提供的访问类型和访问手段也不同。
在云存储实现过程中，为了保证存储系统的可靠性，需要将数据复制多份进行灾备，在数据规模急剧增长时，需要对传统的数据库进行分库拆分，进行线性扩展，保证数据的安全。
云存储具有以下特点：（1）高可扩展性：云存储支持海量数据存储，资源可以实现按需扩展；（2）低成本：相比较传统磁盘阵列，云存储更多使用PC服务器，具有更高的性价比；（3）软硬件分离：相比传统存储，云存储强调用户存储的灵活支持，以多种存储方式存储数据，支持外部随时访问。
2、存储方式云存储根据技术分类主要包括：文件存储、块存储和对象存储。
（1）文件存储文件存储是提供文件接口（如POSIX协议）的云存储系统，以标准文件系统接口形式向应用系统提供海量非结构化数据存储空间。
云计算和大数据的架构和技术
云计算和大数据的架构和技术随着科技的飞速发展和互联网的普及，数据已经成为了当今社会最宝贵的资源之一。
然而，如何处理、存储和分析这些海量数据已经成为了很多企业所面临的一大难题。
云计算和大数据技术的出现，为这一难题提供了新的解决办法。
本文将就云计算和大数据的架构和技术进行探讨。
一、云计算的基本概念云计算是指通过互联网将计算能力和存储能力等计算资源提供给用户的一种方式。
云计算的本质是将计算机技术、网络技术和服务技术融合在一起，实现“随需使用、按需付费”的服务模式。
用户只需在云计算平台上选择所需的服务，就可以轻松获得所需的计算资源，而不必担心硬件设备、软件安装和维护等问题。
二、云计算的组成云计算主要由三个部分组成：云计算基础设施、云计算平台和云计算应用。
其中，云计算基础设施包括硬件、网络设备和存储设备等；云计算平台包括操作系统、虚拟化、容器化、编程语言等技术；云计算应用包括各种基于云计算的应用程序。
三、大数据的基本概念大数据指的是数据量巨大、类型多样、处理速度快、价值密度高的数据。
大数据是通过分布在不同地点的大量计算机产生的，例如互联网、物联网、社交媒体等。
大数据的主要特点包括三个方面：高速度、高容量和高复杂度。
四、大数据的处理方式大数据的处理可以分为三个阶段：数据采集、数据存储和数据分析。
其中，数据采集是指从不同来源获取数据的过程，数据存储是指将采集到的数据进行存储，数据分析是指对存储的数据进行分析和挖掘。
在大数据的存储方面，传统的关系型数据库已经无法满足大数据的存储需求，因此，新型的存储技术也应运而生。
例如，Hadoop分布式文件系统，是一种基于分布式架构的大数据文件系统，可以扩展到数千台服务器上，实现PB级别的数据存储。
在大数据的处理方面，主要涉及到数据的分析和挖掘等技术。
例如，Spark是一种基于内存计算的分布式计算框架，可以快速处理大规模数据集。
此外，深度学习等人工智能技术也成为了大数据处理的重要手段。
虚拟化存储方案
虚拟化存储方案引言随着虚拟化技术的不断发展，许多企业开始采用虚拟化存储方案来提高存储性能和可用性。
虚拟化存储方案是指通过软件定义的方式将物理存储资源抽象为虚拟存储池，从而实现对存储资源的统一管理和动态分配。
本文将介绍虚拟化存储方案的基本原理和常见的实现方式。
虚拟化存储的基本原理虚拟化存储的基本原理是将物理存储设备（如硬盘、固态硬盘等）抽象为虚拟存储池，并通过软件定义的方式对存储资源进行管理和分配。
虚拟存储池将多个物理存储设备汇集在一起，形成一个逻辑上的存储池，应用程序可以通过这个存储池来访问数据。
虚拟存储池可以根据实际需求进行扩展，从而满足不同应用的存储需求。
虚拟化存储的优势虚拟化存储带来了许多优势，包括：1.集中管理：虚拟化存储方案能够集中管理多个物理存储设备，简化了存储资源的配置和管理工作，提高了管理效率。
2.动态分配：虚拟化存储可以根据实际需求动态分配存储资源，提高了存储资源的利用率。
3.高可用性：虚拟化存储方案通常具备故障恢复和灾备功能，能够提供高可用的存储服务。
4.性能优化：虚拟化存储方案可以根据实际负载情况进行自动优化，提高了存储性能。
虚拟化存储的实现方式虚拟化存储方案可以通过多种方式来实现，下面介绍几种常见的实现方式：1. 存储虚拟化软件存储虚拟化软件是一种基于软件的虚拟化存储方案，它在物理存储设备和应用程序之间引入一个逻辑层，通过这个逻辑层对存储资源进行管理和分配。
存储虚拟化软件通常提供丰富的管理功能，包括存储池管理、快照备份、数据压缩等。
2. 存储区域网络（SAN）存储区域网络（Storage Area Network，SAN）是一种专门用于存储的高速网络，它将多个物理存储设备连接在一起，形成一个共享存储池。
虚拟化存储方案可以通过SAN来实现，应用程序可以通过SAN访问存储资源。
3. 网络附加存储（NAS）网络附加存储（Network Attached Storage，NAS）是一种基于网络的存储设备，它通过网络连接到服务器，提供文件级别的存储服务。
云计算——虚拟化技术
• FPGA作为一种可重新配置的计算资源,与现有的虚拟化框架并不兼容。 FPGA器件与各自的开发生态（工具链、库等）具有紧密的耦合关系， 目前还没有统一的二进制接口规范。
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4.4.2 硬件虚拟化的代表
3．RDMA虚拟化
• 近年来,人们开始探索RDMA硬件虚拟化技术在高性能计算等领域的应 用，基于SR-IOV的RDMA在部分场景已能够媲美原生系统的高吞吐量 与低延时指标。
• Parallels公司的Virtuozzo产品采用的虚拟化技术非常独特,本质上 是一个操作系统级别的虚拟化产品。
• 严格来说，Virtuozzo并不算是一个虚拟机监视器，因为其运行 在主机操作系统之上，而不是与其并列或其之下。
• 此外，它并不直接掌握硬件资源的调度和管理，只不过将主机 操作系统呈现的抽象性再度封装，在其之上呈现多个虚拟机， 这些虚拟机里可以运行不同的操作系统。
4.3 商用虚拟机技术
1．Xen虚拟机技术
• Xen虚拟机技术是英国剑桥大学计算机实验室原始开发的。之 后,Xen社区负责Xen的后续版本开发并将其作为免费开源的软件， 以GNU通用公众执照（General Public License）（GPLv2）进行使用。
• Xen虚拟机技术目前支持的计算机架构包括Intel公司的IA-32、x8664和ARM公司的ARM。
• 半虚拟化的价值在于更低的虚拟化代价，但是相对全虚拟化， 半虚拟化的性能优势根据不同的工作负载有很大差别。
• 半虚拟化不支持未经修改的操作系统（如Windows），因此它的 兼容性和可移植性较差。由于半虚拟化需要系统内核的深度修 改，在生产环境中，技术支持和维护上会有很大的问题。
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4.2.4 硬件辅助虚拟化
云存储技术的原理及架构
云存储技术的原理及架构1.虚拟化技术：云存储技术通过虚拟化技术将物理存储资源抽象为虚拟存储设备，用户可以按需分配和管理存储资源，实现资源的灵活利用，提高存储效率和利用率。
2.分布式存储：云存储技术采用分布式存储架构，将数据分散存储在多个存储节点上，避免了单点故障，提高了数据的可靠性和可用性。
同时，分布式存储还能支持数据的并行读写，提高数据的访问速度。
3.数据冗余和备份：为了保证数据的可靠性和持久性，云存储技术会对数据进行冗余和备份。
数据冗余可以将数据副本存储在不同的物理设备上，从而实现数据的高可用性和容错性。
备份则是将数据复制到不同的存储节点或数据中心，确保在数据丢失或硬件故障时能够及时恢复和备份数据。
4.数据一致性和访问控制：云存储技术通过一致性协议和访问控制机制来保证数据的一致性和安全性。
一致性协议可以确保数据在分布式环境下的读写操作是有序的，防止数据的读脏、写覆盖等问题。
而访问控制机制则可以对用户的访问进行权限控制，如身份验证、角色授权等，以保护数据的安全和隐私。
1.存储节点：存储节点是云存储技术的基础，它负责存储和管理数据。
存储节点可以是物理服务器、存储设备或存储阵列等，也可以是虚拟化的存储资源。
云存储技术通常采用分布式存储架构，将数据分散存储在多个存储节点上，提高了数据的可靠性和可用性。
2. 存储接口：存储接口是用户和存储节点之间进行数据交互的桥梁。
云存储技术支持多种存储接口，如文件存储接口（如NFS、SMB）、块存储接口（如iSCSI、FC）、对象存储接口（如S3、Swift）等。
存储接口可以根据用户需求选择，提供不同级别的数据访问能力。
3.存储控制器：存储控制器是对存储节点进行管理和控制的组件。
存储控制器负责存储资源的分配和调度，数据的复制和迁移，以及数据的一致性和安全性控制。
在分布式存储架构中，存储控制器还负责数据的分布和复制策略，实现数据的负载均衡和容错性。
4.存储管理平台：存储管理平台是对整个云存储系统进行集中管理和监控的工具。
存储虚拟化的方法
存储虚拟化的方法
存储虚拟化是一种将物理存储资源抽象为虚拟层的技术，使其可以更高效地管理和利用。
以下是几种常见的存储虚拟化方法：
1. 磁盘阵列虚拟化：通过在磁盘阵列前端引入虚拟层，将多个物理磁盘阵列整合为一个逻辑磁盘，提供更高的性能和可靠性。
2. 存储区域网络（SAN）虚拟化：通过引入虚拟化层，将多个存储设备整合为一个逻辑存储池，提供对存储资源的集中管理和分配。
3. 网络文件系统（NFS）虚拟化：将分散的文件系统通过虚拟化技术整合为一个逻辑文件系统，使其能够跨不同的物理存储设备进行访问和管理。
4. 存储虚拟机（Storage Virtual Machines）：在虚拟化环境中，使用专用的虚拟机实现存储虚拟化，将存储资源抽象化为虚拟磁盘，供虚拟机使用和管理。
5. 存储资源池化：将分散的存储资源汇总到存储池中，并通过
虚拟化技术对其进行管理和分配，提供更高的存储利用率和灵活性。
需要根据具体的场景和需求选择适合的存储虚拟化方法。
这些方法可以提高存储资源的利用率、灵活性和可管理性，从而降低存储成本和简化存储管理。
24.【云计算 精品讲义】之二十四：第7章 虚拟化技术(一二三 三部分全)
步骤4 停机复制 （Stop-and-Copy）
步骤5 提交 （Commitment）
22
步骤6 启动 （Activation）
7.2 服务器虚拟化 虚拟机迁移
内存的迁移是 虚拟机迁移最 困难的部分
第一阶段，Push阶段。 第二阶段，Stop-and-Copy阶段。
第三阶段，Pull阶段。
实际上，迁移内存没有必要同时包含上述三个阶段，目前大部分的迁移策略只包 含其中的一个或者两个阶段。
云计算中心的物理服务器负载经常处于动态变化中，当一台物理服务器 负载过大时，若此刻不可能提供额外的物理服务器，管理员可以将其上 面的虚拟机迁移到其他服务器，达到负载平衡
第二
云计算中心的物理服务器有时候需要定期进行升级维护，当升级维护服 务器时，管理员可以将其上面的虚拟机迁移到其他服务器，等升级维护 完成之后，再把虚拟机迁移回来
25
7.2 服务器虚拟化
虚拟机迁移
存储设备的迁移 迁移存储设备的最大障碍在于需要占用大量时间和网络带宽，通常的解决办法
是以共享的方式共享数据和文件系统，而非真正迁移。 目前大多数集群使用NAS（Network Attached Storage，网络连接存储）作为存储
设备共享数据。 NAS实际上是一个带有瘦服务器的存储设备，其作用类似于一个专用的文件服务
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7.2 服务器虚拟化
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5
服务器虚拟化的层次 服务器虚拟化的底层实现 虚拟机迁移 隔离技术 案例分析
7.2 服务器虚拟化 服务器虚拟化的底层实现
CPU虚拟化
客户 操作系统
物理CPU 物理CPU 物理CPU
抽象
虚拟CPU
云计算与虚拟化知识讲解
一 虚拟化与云计算概述
通俗的理解
通俗的理解是，云计算的“云“就是存在 于互联网上的服务器集群上的资源，它包 括硬件资源（服务器、存储器、等）和软 件资源（如应用软件、集成开发环境等）， 所有的处理都在云计算提供商所提供的计 算机群来完成。
一 虚拟化与云计算概述 云计算的定义—— 美国国家标准技术研究院
物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库 和软件等；
资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同 构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。构建 资源池更多是物理资源的集成和管理工作，例如研 究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、 解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗。
一 虚拟化与云计算概述
• 计算机后端是各种各样的计算机、服务器和数据存 储系统，它们共同组成了云计算系统中的“云”。 理论上，从数据处理到视频游戏，只要您能想到的 计算机程序，云计算系统都能运行。一般来说，每 个应用程序都有其专用的服务器。
• 二者通过网络相互连接。
一 虚拟化与云计算概述
云计算体系结构
一 虚拟化与云计算概述
一 虚拟化与云计算概述
服务模型与系统架构：
云计算系统分为两部分：前端和后端。
• 前端指用户的计算机或客户端，包括用户计算机（ 或计算机网络）以及云计算系统登陆程序。不同的 云计算系统具有不同的用户界面。以网络为基础的 邮件系统一般都借助或等网络浏览器登陆。其他云 计算系统具有各自不同的登陆程序，用户可以运行 登陆程序接入网络。
虚拟化降低了应用系统与资源之间的耦合程度。利用这种松耦合关系，管理 员可以在保证管理工作对产生最少影响的基础上实现对 基础设施的管理。
一 虚拟化与云计算概述——虚拟化技术
两类虚拟化技术： 完全虚拟化技术
云计算技术与虚拟化技术
云计算技术与虚拟化技术从云计算到虚拟化：计算领域的革命转变云计算技术和虚拟化技术是近年来计算机领域内最为活跃的两大技术。
它们的出现和发展，为我们的计算方式、数据存储、资源共享带来了翻天覆地的变化。
从硬件到软件，从运维到安全，云计算和虚拟化对整个计算领域都是一次革命性的转变。
一、云计算技术：数据运算和存储的新模式1. 什么是云计算技术？云计算技术，是指通过互联网为用户提供存储、计算、应用等计算机资源的技术。
在云计算体系中，用户通过网络连接到云平台上，使用云平台提供的计算资源，支持数据的处理、存储和传输等操作。
云计算的基本服务模式包含了SaaS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）和IaaS（基础设施即服务）。
2. 云计算技术的发展历程当前的云计算技术并不是一夜之间的产物，其进化之路经历了以下三个阶段：- 硬件虚拟化阶段：在这个阶段，主要是通过虚拟技术对硬件进行虚拟化处理，形成了虚拟化存储、虚拟化CPU、虚拟化网络等一系列的技术。
这为云计算的发展奠定了基础。
- 平台应用阶段：在这个阶段，云计算的基础设施已经完全打通，SaaS、PaaS等应用平台也已经成型。
云计算开始成为各种应用场景的主流选择。
- 数据化生态阶段：这是云计算发展的最高级别，是数据的处理及应用的生态阶段，也是云计算发展的长期目标和发展方向。
3. 云计算技术的优势和劣势云计算技术带来的优势在于：- 在最大程度上节省了硬件和软件的成本。
- 为企业提供了更为稳定和便捷的运维和管理。
- 从数据安全角度而言，云计算可以保证数据的安全性和可靠性。
若数据的本地储存设备损坏，根据备份机制，数据仍能保存在云端，可以帮助用户找回数据。
然而，云计算技术也存在着一些劣势：- 云计算服务依赖于网络，如果网络出现故障，服务将受到影响。
- 在发生系统故障时，云计算的应用恢复可能会存在较大的困难。
- 在商业模式上，用户往往需要尽早考虑各种成本，以免支付过多的费用。
二、虚拟化技术：硬件虚拟化的关键技术1. 什么是虚拟化技术？在计算机领域，虚拟化技术是将一个物理设备，如硬件、RAM 或磁盘驱动器，分割为多个“虚拟”的设备。
什么是云存储
什么是云存储？云存储的概念与云计算类似，它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。
全球数据量的猛增使得存储日益成为一个更独立的专业问题，越来越多的企业开始将存储作为单独的项目进行管理。
同时，持续增长的数据存储压力带动着整个存储市场的快速发展。
云存储（cloud storage）这个概念一经提出，就得到了众多厂商的支持和关注。
Amazon 在两年前就推出的Elastic Compute Cloud（EC2：弹性计算云）云存储产品，旨在为用户提供互联网服务形式同时提供更强的存储和计算功能。
内容分发网络服务提供商CDNetworks 和业界著名的云存储平台服务商Nirvanix发布了一项新的合作，并宣布结成战略伙伴关系，以提供业界目前唯一的云存储和内容传送服务集成平台。
半年以前，微软就已经推出了提供网络移动硬盘服务的WindowsLive SkyDrive Beta测试版。
近期，EMC宣布加入道里可信基础架构项目，致力于云计算环境下关于信任和可靠度保证的全球研究协作，IBM也将云计算标准作为全球备份中心的3亿美元扩展方案的一部分。
云存储变得越来越热，大家众说纷”云”，而且各有各的说法，各有各的观点，那么到底什么是云存储？1 什么是云存储云存储在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念。
云计算是是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Com puting)的发展，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。
通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和”超级计算机”同样强大的网络服务。
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详解云存储中虚拟化的技术构成与模型
存储领域国际权威机构SNIA(存储网络工业协会)给出了存储虚拟化(StorageVirtualization)的定义：“通过将存储系统/子系统的内部功能从应用程序、计算服务器、网络资源中进行抽象、隐藏或隔离，实现独立于应用程序、网络的存储与数据管理”。
存储虚拟化技术将底层存储设备进行抽象化统一管理，向服务器层屏蔽存储设备硬件的特殊性，而只保留其统一的逻辑特性，从而实现了存储系统的集中、统一、方便的管理。
与传统存储相比，虚拟化存储的优点主要体现在：磁盘利用率高，传统存储技术的磁盘利用率一般只有30-70%，而采用虚拟化技术后的磁盘利用率高达70-90%；存储灵活，可以适应不同厂商、不同类别的异构存储平台，为存储资源管理提供了更好的灵活性；管理方便，提供了一个大容量存储系统集中管理的手段，避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦；性能更好，虚拟化存储系统可以很好地进行负载均衡，把每一次数据访问所需的带宽合理地分配到各个存储模块上，提高了系统的整体访问带宽。
虚拟化存储有多种分类方法，从大的方面可以分为：根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同进行分类；根据控制路径和数据路径的不同进行分类。
根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储、网络的虚拟存储、存储设备的虚拟存储。
根据控制路径和数据路径的不同，
虚拟化存储分为对称虚拟化与不对称虚拟化。
虚拟化存储的系统构成
云存储中的一种典型存储方式为分布式存储。
在这种方式中，一般采用带外虚拟化的方式管理存储设备，元数据管理和数据传输都是通过IP网络来完成。
这种虚拟化存储系统主要有四类不同的存储设备。
客户端：
客户端向外为客户提供各种应用服务，如万维网服务、数据库、文件服务、科学计算等。
客户端上运行存储代理软件，提供网络虚拟设备供应用程序读写访问。
配置管理服务器：
配置管理服务器用来进行系统的配置和管理。
通过Internet、Telnet
或其它接口登陆云存储平台，以远程的方式配置和管理整个存储系统。
元数据服务器：
云存储系统的元数据服务器(MDS)管理着整个系统的元数据和对象数据的布局信息，负责系统的资源分配和网络虚拟磁盘的地址映射。
在MDS上部署的全局虚拟化存储管理软件和集群管理软件可管理整个存储系统的配置和运行。
另外，MDS通过冗余管理软件来实现普通存储节点之间的数据冗余关系。
对象存储节点：
每个存储节点都是独立的存储设备，负责对象数据的存储、备份、迁移和恢复，并负责监控其他存储设备的运行状况和资源情况。
同时，存储节点上运行着虚拟化存储管理软件，并存储了应用程序所需的数据。
虚拟化存储的三层模型
根据云存储系统的构成和特点，可将虚拟化存储的模型分为三层：物理设备虚拟化层、存储节点虚拟化层、存储区域网络虚拟化层。
三层虚拟化存储。