随着围绕数字化、网络化开展的各种多媒体处理业务的不断增加，存储系统网络平台已经成为一个核心平台，同时各种应用对平台的要求也越来越高，不光是在存储容量上，还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等等多个方面。可以说，存储网络平台的综合性能的优劣，将直接影响到整个系统的正常运行。一般情况下，我们可以将这种多媒体处理业务对存储网络平台的要求归结这么几点：支持24×7小时的数据可用性；高性能的数据访问；数据安全性；平滑的存储容量扩展；支持高可用性和高性能SAN存储配置，实现集中管理以及灵活的存储容量扩充；简化管理、降低管理成本，解放高级技术人员，使他们集中精力于业务运行问题。
为达到这样一些严格的要求，一种新兴的技术正越来越受到大家的关注，即虚拟存储技术。
其实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。
虚拟存储技术的定义
从专业的角度来看，虚拟存储实际上是逻辑存储，是一种智能、有效地管理存储数据的方式。虚拟存储克服了物理存储的局限，因为它可以把物理设备变成完全不同的逻辑镜像，呈现给客户，既充分利用了物理设备的优势，如高性能、高可用，又打破了物理设备本身不可克服的局限性。
从用户角度来看，也许可以用一句更简单的话来概括—使用存储空间而不是使用物理存储硬件（磁盘、磁带），管理存储空间而不是管理物理存储硬件，这就是虚拟存储的概念。
虚拟存储技术的意义
显然，虚拟存储技术从技术上来讲，它不仅可以提高主机访问存储设备的性能或者说是存储数据访问、传输的性能，同时对于存储容量的扩展是非常方便的，可以保护原有投资，实现不影响正常数据访问的前提下的动态扩容。
虚拟存储的商务益处主要体现在以下两个方面：
1.提高存储效率，降低存储投资的费用
目前用户面临的最大问题之一就是物理存储的效率非常低。以磁盘存储为例，使用传统磁盘存储方式时，为了满足不断增长的需求，20%的容量将被保留并永不分配，这样只有80%的容量被分配给文档和数据，而在分配的存储容量中20%～30%也会被浪费掉，因为某些文档并不增长，预留的容量永远不会被使用，实际上40%～50%的磁盘容量从未被利用过。但同时为满足系统性能的要求，客户必须购买超过实际数据量需求3～4倍的磁盘，用于镜像等附加功能。而虚拟磁盘解决了这种容量使用上的浪费，客户可以100%地使用磁盘容量，因为它只存储真正写入的数据。
虚拟存储是一种智能化的系统，它允许客户以透明有效的方式在磁盘和磁带上存储数据，使客户的存储系统容纳更多的数据，也使更多的用户可以共享同一个系统。
2.简化存储管理的复杂性，降低存储管理和运行成本
在虚拟存储环境下，无论后端物理存储是什么设备，服务器及其应用系统看到的都是其熟悉的存储设备的逻辑镜像。即便物理存储发生变化，这种逻辑镜像也永远不变，系统管理员不必再关心后端存储，只需专注于管理存储空间，所有的存储管理操作，如系统升级、建立和分配虚拟磁盘、改变RAID级别、扩充存储空间等比从前的任何产品都容易，存储管理变得轻松简单。使用一般的存储系统，当增加新的存储设备时，整个系统（包括网络中的诸多用户设备）都需要重新进行烦琐的配置工作。重新配置需要关机、再启动系统，导致数据不可用，从而影响客户业务的正常运行。
随着越来越多的厂商都在发展各自的技术，虚拟存储技术已经融合到存储系统结构的各个环节中。根据厂商的特性，一般可以知道实施虚拟的地方，如在服务器端、存储子系统，甚至融合到了主机总线适配器或光纤设备等。
虚拟存储技术的实现方式
目前实现虚拟存储主要分为如下几种：
1. 在服务器端的虚拟存储
服务器厂商会在服务器端实施虚拟存储。同样，软件厂商也会在服务器平台上实施虚拟存储。这些虚拟存储的实施都是通过服务器端将镜像映射到外围存储设备上，除了分配数据外，对外围存储设备没有任何控制。服务器端一般是通过逻辑卷管理来实现虚拟存储技术。逻辑卷管理为从物理存储映射到逻辑上的卷提供了一个虚拟层。服务器只需要处理逻辑卷，而不用管理存储设备的物理参数。图1。
图1
用这种构建虚拟存储系统，服务器端是一性能瓶颈，因此在多媒体处理领域几乎很少采用。
图2 服务器层对非SAN环境理想
2.在存储子系统端的虚拟存储
另一种实施虚拟的地方是存储设备本身。这种虚拟存储一般是存储厂商实施的，但是很可能使用厂商独家的存储产品。为避免这种不兼容性，厂商也许会和服务器、软件或网络厂商进行合作。当虚拟存储实施在设备端时，逻辑（虚拟）环境和物理设备同在一个控制范围中，这样做的益处在于：虚拟磁盘高度有效地使用磁盘容量，虚拟磁带高度有效地使用磁带介质。
在存储子系统端的虚拟存储设备主要通过大规模的RAID子系统和多个I/O通道连接到服务器上，智能控制器提供LUN访问控制、缓存和其他如数据复制等的管理功能。这种方式的优点在于存储设备管理员对设备有完全的控制权，而且通过与服务器系统分开，可以将存储的管理与多种服务器操作系统隔离，并且可以很容易地调整硬件参数。
图3 存储器层对异构SAN环境理想
图4 在网络设备端实施虚拟存储
3.在网络设备端实施虚拟存储
网络厂商会在网络设备端实施虚拟存储，通过网络将逻辑镜像映射到外围存储设备，除了分配数据外，对外围存储设备没有任何控制。在网络端实施虚拟存储具有其合理性，因为它的实施既不是在服务器端，也不是在存储设备端，而是介于两个环境之间，可能是最“开放”的虚拟实施环境，最有可能支持任何的服务器、操作系统、应用和存储设备。从技术上讲，在网络端实施虚拟存储的结构形式有以下两种：
a. 对称式存储器池
对称式存储器池结构如图5所示， 虚拟存储的控制交换设备直接存在于服务器和存储设备之间，用运行在虚拟存储控制设备中的管理软件来管理和配置所有的存储设备，组成一个大型的存储池，其中的若干存储设备以一个逻辑分区的形式被系统中所有的服务器访问。
优点：虚拟存储控制设备有多个数据通道与存储设备连接，多个存储设备并发工作，所以系统总的存储设备访问速度可以达到较高的水平；设备非常集中，因此系统的安装和管理非常简便；存储设备对主机是透明的。
缺点：所有服务器对存储设备的访问都要经过控制交换设备的通道，控制交换设备容易成为整个系统的带宽瓶颈；数据传输和控制设备在整个系统中是一个单点失效点，它的故障将导致整个系统的瘫痪；系统扩展性相对较差。
b. 非对称式虚拟存储器池
非对称式虚拟存储器池就是在服务器与存储设备之间正常的数据访问传输通道之外，通过配置一个存储控制器来实现存储器池的虚拟化处理。虚拟存储执行器保留有系统中所有存储设备的映射表，任何主机在初始化时，都要通过虚拟存储执行器获得存储设备的映射表，从而可以正常访问存储设备。 图6。
优点：由于虚拟存储执行器只是保留所有存储设备的映射表，并为所有工作站提供此映射表，其本身不在实际数据通道上，因而虚拟存储执行器不会成为整个系统的性能瓶颈；系统的配置非常灵活，开放性好，容量扩展非常方便；虚拟存储控制器不直接存在于数据通道上，即使它出现故障，也不会引起网络系统的数据通道阻塞，提高了系统的安全性，由于主机通过连接设备直接访问存储器，因此存储虚拟化后不会带来任何的延迟；系统对操作系统和应用都是透明的，并且管理方便。
缺点：虚拟化执行器保存有磁盘信息映射表，因此系统也存在单故障点，如果执行器发生故障，则新加入设备无法获得磁盘信息映射表，无法访问存储系统；需要光纤通道接口卡或驱动程序来实现数据读写到各存储设备的I/O。
图5 对称式Pooling存储池建立
图6 非对称式Pooling存储池建立
从目前的虚拟存储技术和产品的实际情况来看，基于主机和基于存储的方法对于初期的采用者来说魅力最大，因为他们不需要任何附加硬件，但对于异构存储系统和操作系统而言，系统的运行效果并不是很好。基于互联设备的方法处于两者之间，它回避了一些安全性问题，存储虚拟化的功能较强，能减轻单一主机的负载，同时可获得很好的可扩充性。
不管采用何种虚拟存储技术，其目的都使为了提供一个高性能、安全、稳定、可靠、可扩展的存储网络平台，满足节目制作网络系统的苛刻要求。根据综合的性能价格比来说，一般情况下，在基于主机和基于存储设备的虚拟存储技术能够保证系统的数据处理能力要求时，优先考虑，因为这两种虚拟存储技术构架方便、管理简单、维护容易、产品相对成熟、性能价格比高。在单纯的基于存储设备的虚拟存储技术无法保证存储系统性能要求的情况下，我们可以考虑采用基于互连设备的虚拟存储技术。
