2022年虚拟存储技术 .pdf

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1、虚拟存储技术随着围绕数字化、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。为达到这些要求，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

2、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

3、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。一、虚拟存储的概念所谓虚拟存储，就是把内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一个容量很大的 “ 内存 ” ，这就称之为虚拟存储。二、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

4、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：1对称式虚拟存储图 1 对称式虚拟存储解决方案的示意图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - 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 Applianc

5、e。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

6、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

7、 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

8、。 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

9、想名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - 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

10、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 。2非对称式虚拟存储系统图 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

11、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 L

12、UN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。3数据块虚拟与虚拟文件系统名师资

13、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - 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

14、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。三、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。

15、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。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。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

16、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。3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，也不是在存储名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

17、 - - - - - - 第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - 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：即对称式与非对称式虚拟存储。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。

18、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。四、虚拟存储的特点虚拟存储具有如下特点：（1）虚拟存储提供了一个大容量存储系统集中管理的手段，由网络中的一个环节（如服务器）进行统一管理，避免了由于存储设

19、备扩充所带来的管理方面的麻烦。例如，使用一般存储系统，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）都需要重新进行繁琐的配置工作，才可以使这个 “ 新成员 ” 加入到存储系统之中。而使用虚拟存储技术，增加新的存储设备时，只需要网络管理员对存储系统进行较为简单的系统配置更改，客户端无需任何操作，感觉上只是存储系统的容量增大了。（2）虚拟存储对于视频网络系统最有价值的特点是：可以大大提高存储系统整体访问带宽。存储系统是由多个存储模块组成，而虚拟存储系统可以很好地进行负载平衡，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，这样系统的整体访问带宽就增大了。例如，一个存储系统中有4个

20、存储模块，每一个存储模块的访问带宽为50MBps ，则这个存储系统的总访问带宽就可以接近各存储模块带宽之和，即200MBps 。（3）虚拟存储技术为存储资源管理提供了更好的灵活性，可以将不同类型的存储设备集中管理使用，保障了用户以往购买的存储设备的投资。（4）虚拟存储技术可以通过管理软件，为网络系统提供一些其它有用功能，如无需服务器的远程镜像、数据快照(Snapshot) 等。五、虚拟存储的应用由于虚拟存储具有上述特点，虚拟存储技术正逐步成为共享存储管理的主流技术，其应用具体如下：1数据镜像名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

21、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - 数据镜像就是通过双向同步或单向同步模式在不同的存储设备间建立数据复本。 一个合理的解决方案应该能在不依靠设备生产商及操作系统支持的情况下，提供在同一存储阵列及不同存储阵列间制作镜像的方法。2数据复制通过 IP 地址实现的远距离数据迁移（通常为异步传输）对于不同规模的企业来说，都是一种极为重要的数据灾难恢复工具。好的解决方案不应当依赖特殊的网络设备支持，同时，也不应当依赖主机，以节省企业的管理费用。3磁带备份增强设备过去的几年，在磁带备份技术上鲜有新发展。尽管如此，一个网络存储设备平

22、台亦应能在磁带和磁盘间搭建桥路，以高速、平稳、安全地完成备份工作。4实时复本出于测试、拓展及汇总或一些别的原因，企业经常需要制作数据复本。5实时数据恢复利用磁带来还原数据是数据恢复工作的主要手段，但常常难以成功。数据管理工作其中一个重要的发展新方向是将近期内的备份数据（可以是数星期前的历史数据）转移到磁盘介质，而非磁带介质。用磁盘恢复数据就象闪电般迅速（所有文件能在60 秒内恢复），并远比用磁带恢复数据安全可靠。同时，整卷（Volume ）数据都能被恢复。6应用整合存储管理发展的又一新方向是，将服务贴近应用。没有一个信息技术领域的管理人员会单纯出于对存储设备的兴趣而去购买它。存储设备是用来服务

23、于应用的，比如数据库，通讯系统等等。通过将存储设备和关键的企业应用行为相整合，能够获取更大的价值，同时，大大减少操作过程中遇到的难题。7虚拟存储在数字视频网络中的应用现在我着重介绍虚拟存储在数字视频网络中的应用。数字视频网络对广播电视行业来说已经不是一个陌生的概念了，由于它在广播电视技术数字化进程中起到了重要的作用，国内各级电视台对其给予极大的关注，并且开始构造和应用这类系统，在数字视频网的概念中完全打破了以往一台录像机、一个编辑系统、一套播出系统的传统结构，而代之以上载工作站、编辑制作工作站、播出工作站及节目存储工作站的流程，便于操作和管理。节目上载、节目编辑、节目播出在不同功能的工作站上完

24、成，可成倍提高工作效率。同时，由于采用非线性编辑系统，除了采集时的压缩损失外。信号在制作、播出过程中不再有任何损失，节目的技术质量将大大提高。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - 在现有的视频网络系统中，虽然电脑的主频、网络的传输速率以及交换设备的性能，已经可以满足绝大多数应用的要求，但其中存储设备的访问带宽问题成为了系统的一个主要性能瓶颈。视频编辑、 制作具有数据量存储大、码流高、实时性强、安全性重要等特点。这就要

25、求应用于视频领域的存储技术和产品必须具有足够的带宽并且稳定性要好。在单机应用时， 为了保证一台编辑站点有足够的数据带宽，SCSI 技术、本地独立磁盘冗余阵例RAID （Redundant Array of Independent Disks）技术（包括软件和硬件）被广泛应用，它通过把若干个SCSI 硬盘加上控制器组成一个大容量，快速响应，高可靠性的存储子系统，从用户看可作为一个逻辑盘或者虚拟盘，从而大大提高了数据传输率和存储容量，同时利用纠错技术提高了存储的可靠性，并可满足带宽要求。随着节目制作需求的发展，要求23 台站点共享编辑数据。这时可利用 SCSI 网络技术实现这一要求。几台编辑站点均

26、配置高性能的SCSI 适配器，连接至共享的SCSI 磁盘阵列，既可以实现几个站点共享数据，又可以保证每一台单机的工作带宽。光纤通道技术的成熟应用对视频网络的发展具有里程碑的意义，从此主机与共享存储设备之间的连接距离限制从几米、十几米，扩展到几百米、几千米，再配合光纤通道交换设备，网络规模得到几倍、十几倍的扩充。这时候的 FC （Fibre Channel光纤通道）磁盘阵列 RAID 容错技术、相对 SCSI的高带宽、大容量，成为视频网络中的核心存储设备。随着电视台规模的发展，全台级大规模视频网络的应用被提出。在这种需求下，就必须将更先进的存储技术与产品引入视频领域。存储区域网（SAN）的发展目

27、前正处于全速上升期，各种概念层出不穷。其中具有划时代意义的是虚拟存储概念的提出。相对于传统的交换机加RAID 阵列，主机通过硬件层直接访问阵列中的硬盘的SAN 结构，虚拟存储的定位是将数据存储功能从实际的、物理的数据存取过程中抽象出来，使普通用户在访问数据时不必关心具体的存储设备的配置参数、物理位置及容量，从而简化用户和系统管理人员的工作难度。在设计一个视频网络系统的时候，对存储系统的选用，主要考虑如下几个因素：（ 1）总体带宽性能；（2）可管理性；（3）安全性；（4）可扩展性；（ 5）系统成本。当然，这些因素之间有时是相互制约的，特别是系统成本与性能和安全性的关系。如何在这些因素之间寻求合理

28、的、实用的、经济的配合，是一个需要解决的课题。虚拟存储技术的出现，为我们在构建视频网络系统时提供了一个切实可行的高性能价格比的解决方案。从拓扑结构来讲， 对称式的方案具有更高的带宽性能，更好的安全特性，因此比较适合大规模视频网络应用。非对称式方案由于采用了虚拟文件原理，因此更适合普通局域网（如办公网）的应用。六、虚拟存储的实现机制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - 当进程运行时，先将一部分程序装入内存，另一部分暂时

29、留在外存，当要执行的指令不在内存时，由系统自动完成将它们从外存调入内存工作。七、使用虚拟存储额度目的提高内存利用率什么是虚拟内存 ,如何扩大虚拟内存 ? 1、虚拟内存的作用内存在计算机中的作用很大， 电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题， Windows 中运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用， 当内存占用完时， 电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。举一个例子来说，如果电脑只有128MB 物理内存的话，当读取一个容量为 200MB 的文件时，就必须要用到比较大的虚拟内存，文件被内存读取之后就会

30、先储存到虚拟内存， 等待内存把文件全部储存到虚拟内存之后，跟着就会把虚拟内里储存的文件释放到原来的安装目录里了。下面，就让我们一起来看看如何对虚拟内存进行设置吧。2、 虚拟内存的设置对于虚拟内存主要设置两点， 即内存大小和分页位置，内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少；而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间。对于内存大小的设置， 如何得到最小值和最大值呢？你可以通过下面的方法获得：选择“ 开始程序附件系统工具 系统监视器 ”（如果系统工具中没有，可以通过“ 添加/删除程序 ” 中的 Windows 安装程序进行安装）打开系统监视器，然后选择“ 编辑添加项目 ” ，在“

31、类型” 项中选择“ 内存管理程序 ” ，在右侧的列表选择 “ 交换文件大小 ” 。这样随着你的操作，会显示出交换文件值的波动情况， 你可以把经常要使用到的程序打开，然后对它们进行使用，这时查看一下系统监视器中的表现值，由于用户每次使用电脑时的情况都不尽相同， 因此，最好能够通过较长时间对交换文件进行监视来找出最符合您的交换文件的数值， 这样才能保证系统性能稳定以及保持在最佳的状态。找出最合适的范围值后， 在设置虚拟内存时， 用鼠标右键点击 “ 我的电脑 ” ，选择“ 属性” ，弹出系统属性窗口，选择“ 性能” 标签，点击下面 “ 虚拟内存 ” 按钮，弹出虚拟内存设置窗口，点击 “ 用户自己指定

32、虚拟内存设置” 单选按钮， “ 硬盘” 选较大剩余空间的分区，然后在 “ 最小值” 和“ 最大值 ” 文本框中输入合适的范围值。如果您感觉使用系统监视器来获得最大和最小值有些麻烦的话，这里完全可以选择“ 让Windows 管理虚拟内存设置 ” 。 3、调整分页位置Windows 9x 的虚拟内存分页位置，其实就是保存在C 盘根目录下的一个虚拟内存文件（也称为交换文件）Win386.swp ，它的存放位置可以是任何一个分区，如果系统盘C 容量有限，我们可以把 Win386.swp 调到别的分区中，方法是在记事本中打开System.ini（C:Windows 下）文件，在386Enh 小节中，将“

33、PagingDrive=C:WindowsWin 386.swp ” ，改为其他分区的路径，如将交换文件放在D:中，则改为“PagingDrive=D:Win386.swp”，如没有上述语句可以直接键入即可。而对于使用 Windows 2000 和 Windows XP 的，可以选择 “ 控制面板 系统高级性能” 中的“ 设置高级更改” ，打开虚拟内存设置窗口，在驱动器卷标中默名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - 认

34、选择的是系统所在的分区， 如果想更改到其他分区中， 首先要把原先的分区设置为无分页文件，然后再选择其他分区。如果你的硬盘够大， 那就请你打开 ” 控制面板 “ 中的“ 系统” ，在“ 性能” 选项中打开“ 虚拟内存 ” ，选择第二项：用户自己设定虚拟内存设置，指向一个较少用的硬盘，并把最大值和最小值都设定为一个固定值，大小为物理内存的2 倍左右。这样，虚拟存储器在使用硬盘时， 就不用迁就其忽大忽小的差别，而将固定的空间作为虚拟内存，加快存取速度。 虚拟内存的设置最好在 “ 磁盘碎片整理 ” 之后进行，这样虚拟内存就分不在一个连续的、无碎片文如果你的硬盘够大， 那就请你打开 ” 控制面板 “ 中

35、的“ 系统” ，在“ 性能” 选项中打开“ 虚拟内存 ” ，选择第二项：用户自己设定虚拟内存设置，指向一个较少用的硬盘，并把最大值和最小值都设定为一个固定值，大小为物理内存的2 倍左右。这样，虚拟存储器在使用硬盘时， 就不用迁就其忽大忽小的差别，而将固定的空间作为虚拟内存，加快存取速度。 虚拟内存的设置最好在 “ 磁盘碎片整理 ” 之后进行，这样虚拟内存就分不在一个连续的、 无碎片文件的空间上， 可以更好的发挥作用。虚拟内存使用技巧对于虚拟内存如何设置的问题， 微软已经给我们提供了官方的解决办法，对于一般情况下，我们推荐采用如下的设置方法：(1)在 Windows 系统所在分区设置页面文件，

36、文件的大小由你对系统的设置决定。具体设置方法如下：打开我的电脑 的属性设置窗口，切换到 高级选项卡，在 启动和故障恢复 窗口的 写入调试信息 栏，如果你采用的是 无，则将页面文件大小设置为2MB 左右，如果采用 核心内存存储 和完全内存存储，则将页面文件值设置得大一些，跟物理内存差不多就可以了。小提示：对于系统分区是否设置页面文件，这里有一个矛盾：如果设置，则系统有可能会频繁读取这部分页面文件，从而加大系统盘所在磁道的负荷，但如果不设置， 当系统出现蓝屏死机 (特别是 STOP 错误)的时候， 无法创建转储文件 (Memory.dmp) ，从而无法进行程序调试和错误报告了。所以折中的办法是在系

37、统盘设置较小的页面文件，只要够用就行了。(2)单独建立一个空白分区，在该分区设置虚拟内存，其最小值设置为物理内存的 1.5 倍，最大值设置为物理内存的3 倍，该分区专门用来存储页面文件，不要再存放其它任何文件。 之所以单独划分一个分区用来设置虚拟内存，主要是基于两点考虑：其一，由于该分区上没有其它文件， 这样分区不会产生磁盘碎片，这样能保证页面文件的数据读写不受磁盘碎片的干扰；其二，按照Windows 对内存的管理技术， Windows 会优先使用不经常访问的分区上的页面文件，这样也减少了读取系统盘里的页面文件的机会，减轻了系统盘的压力。(3)其它硬盘分区不设置任何页面文件。当然，如果你有多个

38、硬盘，则可以为每个硬盘都创建一个页面文件。当信息分布在多个页面文件上时，硬盘控制器可以同时在多个硬盘上执行读取和写入操作。这样系统性能将得到提高。提示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - 允许设置的虚拟内存最小值为2MB ，最大值不能超过当前硬盘的剩余空间值，同时也不能超过32 位操作系统的内存寻址范围4GB 。虚拟存储的原理虚拟存储的管理方式虚拟存储（ virtual memory ）技术的概念是 : 把 很大的

39、程序分成许多较小的块，全部存储在辅存中。运行时，把要用到的程序块先调入主存，并且把马上就要用到的程序块从主存再调入高速缓存。这样，一边运行程序，一边进行所需程序块的调进调出。 只要及时供应上所需处理的程序与数据，程序就能顺利而高速地运行下去。 因此，对于应用程序员来说就好像有一个比实际主存大得多的，可以放得下整个程序的虚拟主存空间。当辅存中的程序块调入主存时， 必须使程序在主存中定位。为了使应用程序员对其程序不同修改就可以在虚拟存储器上运行，即应用程序员不用考虑如何把程序地址映象和变换成实际主存的物理地址， 这种程序的定位应由系统自动完成， 从而使虚存技术对于应用程序员来说是透明的。这种定位技

40、术是把程序分成若干较小的段或页，用相应的映象表来指明该程序的某段或某页是否已经装入主存。若已装入主存， 则应同时指明它在主存的 起始位置 ; 若尚未装入主存， 则去辅存中调用相应的段或页， 并建立起程序空间和实存空间的地址映象关系。 由于采用的存储映象算法不同， 就形成不同的存储管理方式，常用的有段式管理、页式管理以及段页式管理。段式管理（ segmentation ）把一个程序分成若干个段（ segment）进行存储，每个段都是一个逻辑实体（logical entity），程序员需要知道并使用它。它的产生是与程序的模块化直接有关的。段式管理是通过段表进行的， 它包括段号或段名、段起点、 装入

41、位、 段的长度等。此外还需要主存占用区域表、主存可用区域表。为了进行段式管理，每道程序在系统中都有一个段（映象）表来存放该道程序各段装入主存的状况信息。段表中的每一项（对应表中的每一行）描述该道程序一个段的基本状况，由若干个字段提供。段名字段用于存放段的名称，段名一般是有其逻辑意义的，也可以转换成用段号指明。由于段号从0 开始顺序编号，正好与段表中的行号对应，如2 段必是段表中的第3 行，这样，段表中就可不设段号（名）字段。装入位 字段用来指示该段是否已经调入主存，“1”表示已装入，“ 0”表示未装入。在程序的执行过程中，各段的装入位 随该段是否活跃而动态变化。当 装入位 为“1”时，地址字段

42、用于表示该段装入主存中起始（绝对）地址，当 装入位 为“0” 时，则无效（有时机器用它表示该段在辅存中的起始地址）。段长字段指明该段的大小，一般以字数或字节数为单位，取决于所用的编址方式。段长字段是用来判断所访问的地址是否越出段界的界限保护检查用的。访问方式字段用来标记该段允许的访问方式，如只读、可写、只能执行等，以提供段的访问方式保护。除此之外，段表中还可以根据需要设置其它的字段。段表本身也是一个段，一般常驻在主存中，也可以存在辅存中，需要时再调入主存。假设系统在主存中最多可同时有N道程序，可设 N个 段表基址寄存器。对应于每道程序，由基号（程序号）指明使用哪个段表基址寄存器。段表基址寄存器

43、中的段表基址字段指向该道程序的段表在主存中的起始地址。段名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - 表长度字段指明该道程序所用段表的行数，即程序的段数。 由系统赋给某道程序（用户、进程）一个基号， 并在调入调出过程中对有关段表基址寄存器和段表的内 容进行记录和修改，所以这些都不用用户程序员来管。某道活跃的程序在执行过程中产生的指令或操作数地址只要与基号组合成系统的程序地址，即可通过查表自动转换成主存的物理地址。下图示意性

44、地表示了这一地址变换的过程。分段方法能使大程序分模块编制， 从而可以多个程序员并行编程， 缩短编程时间，在执行或编译过程中对不断变化的可变长段也便于处理。各个段的修改、增添并不影响其它各段的编制， 各用户以段的连接形成的程序空间可以与主存的实际容量无关。分段还便于几道程序共用已在主存内的程序和数据，如编译程序、各种子程序、 各种数据和装入程序等。 不必在主存中重复存储， 只需把它们按段存储，并在几道程序的段表中有公用段的名称及同样的基址值即可。由于各段是按其逻辑特点组合的， 容易以段为单位实现存储保护。例如，可以安排成常数段只能读不能写 ; 操作数段只能读或写，不能作为指令执行; 子程序段只能

45、执行，不能修改 ; 有的过程段只能执行，不能读也不能写，如此等等。一旦违反规定就中断，这对发现程序设计错误和非法使用是很有用的。段式管理的虚拟存储器由于各个段的长度完全取决于段自身，当然不会恰好如下图那样是1K的 整数倍，段在主存中的起点也会是随意的，这就给高效地调入段分配主存区域带来困难。为了进行段式管理，除了系统需要为每道程序分别设置段映象表外，还得由操作系统为整个主存系统建立一个实主存管理表，它包括占用区域表和可用区域表两部分。占用区域表的每一项（行）用来指明主存中哪些区域已被占用，被哪道程 序的哪个段占用以及该段在主存的起点和长度。此外，还可以设置诸如该段是否进入主存后被改写过的字段，

46、以便该段由主存中释放时， 决定是否还要将其写回到辅存中原先的位置来减少辅助操作。可用区域表的每一项（行）则指明每一个未被占用的基地址和区域大小。当一个段从辅存装入主存时， 操作系统就在占用区域表中增加一项，并修改可用区域表。而当一个段从主存中退出时，就将其在占用区域表的项 （行）移入可用区域表中， 并进行有关它是否可与其它可用区归并的处理，修改可用区域表。当某道程序全部执行结束或者是被优先级更高的程序所取代时， 也应将该道程序的全部段的项从占用区域表移入可用区域表并作相应的处理通常，多用户虚存空间要比主存储器的实存空间大得多。那么，在页式和段页式虚拟存储器中， 虚存页面数就比实存页面数多得多。

47、从页表中看， 装入位为1 （表示相应的页面不在主存储器中）的页面存储字所占的比例很小。有一种压缩页表的方法。页表只为已经装入到主存储器中的那些页面建立虚页号与实页号之间的对应关系。页表的每一个存储字中主要包括多用户虚页号、 主存实页号、修改位和其它标志（如访问方式）等，不再需要装入位，并且采用相联方式访问。因此，把这种目录表称为相联目录表，简称目录表。采用目录表法的虚拟存储器， 其地址变换过程如图3.26 所示。为了把多用户虚页号变换成主存实页号， 要把多用户虚地址中的多用户虚页号 （U与 P拼 接起来）与相联存储器中的多用户虚页号字段逐个进行比较。如果有相等的， 表示要访问的这个页面已经装入

48、到主存储器中了。这时，读出该单元中的其它字段，其 中，实页号字段中存放的就是与多用户虚页号相对应的主存实页号。只要把这个实页号 p与多用户虚地址中的页内偏移D直接拼接起来就成了要访问的主存实地址。 如果没有相等的， 则表示要访问的那个页面还没有装入到主存储器中，这时， 发出页面失效请求，从磁盘存储器中把要访问的那一个页面调入主存储器。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - 由于目录表是采用高速度小容量存储器实现的，与

49、页表放在主存储器中的方法相比，查表的速度要快得多。随着主存储器容量的增加，目录表的容量也必须增加。因此，目录表法的可扩展性比较差。当主存储器的容量增加到一定数量后， 目录表的造价就会很高，查表的速度也会降低。图 3.26 目录表法的地址变换过程虚拟存储的三种方法数据是企业最大的财富， 任何一家公司都不可掉以轻心。数据一旦丢失， 企业失去的不仅是眼前的财富， 更可能是未来的发展机会， 因此许多企业纷纷引入先进的网络存储技术， 希望存储资源像我们日常生活中的水和电一样，成为企业信息系统中的“公用设施”。光纤通道的引入为分布式存储系统的应用扫清了道路，使得异构主机能够在分布式存储系统中实现共享。 “

50、存储公用设施模型”要求存储系统的管理处于集中控制之下， 同时允许分布于不同地理位置的主机能够访问集中管理的数据，用户不必考虑存储设备的布局方式、采用何种存储系统以及资源如何配置。同时，用户也会有一种强烈的安全感，确信未经授权的数据访问将会遭到严禁。要使“存储公用设施”从理论走向实用，存储系统必须满足下列要求： 支持从异构主机到异构存储系统的透明访问。即服务器可以运行异构操作系统 , 例如 Sun Solaris 、HP-UX 、Windows或 Linux 等等。存储设备可以来自不同的供应商，无论是EMC 、康柏、 Sun还是戴尔公司的存储设备，都可以顺利地接入系统。 支持 247小时的数据可