虚拟存储器发生页面失效时,需要进行外部地址变换,即实现______的变换。
A.虚地址到主存地址
B.主存地址到Cache地址
C.主存地址到辅存物理地址
D.虚地址到辅存物理地址
参考答案:D
解析:虚拟存储(Virtual Storage)是指把多个存储介质模块(例如,硬盘、RAID等)通过一定的手段集中管理,形成统一管理的存储池(storage pool),为用户提供大容量、高数据传输性能的存储系统。存储虚拟化是将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示实现分离,使用虚拟存储技术,应用服务器只与分配给它们的逻辑卷(虚卷)交互,而不用关心其数据是在哪个物理存储实体上。
①虚拟存储的分类
按照拓扑结构的不同,虚拟存储可以分为两种方式,分别是对称式和非对称式。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;非对称式虚拟存储技术是指虚拟存储控制设备独立于数据传输路径之外。
按照实现原理的不同,虚拟存储也可以分为两种方式,分别是数据块虚拟与虚拟文件系统。数据块虚拟存储方式着重解决数据传输过程中的冲突和延时问题,利用虚拟的多端口并行技术,为多个用户提供极高的带宽,最大限度上减少延时与冲突的发生;虚拟文件系统存储方式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,数据块虚拟存储方式以对称式拓扑结构为表现形式,虚拟文件系统存储方式以非对称式拓扑结构为表现形式。
②虚拟存储的实现方式
虚拟存储要解决的关键问题是逻辑卷与物理存储实体之间的映射关系,这种映射关系可以在计算机层解决,也可以在存储设备层解决,还可以在存储网络层解决。
·主机级的虚拟化。由安装在应用服务器上的卷管理软件完成存储的虚拟化。基于主机端的虚拟存储几乎都是通过纯软件的方式实现的,这种实现机制不需要引入新设备,也不影响现有存储系统的基本架构,所以实现成本比较低。但是,这种机制难以克服的困难是平台依赖性太强,开发商要为每一种操作系统平台甚至每一个版本,开发一套软件产品。同时,由于存储管理由主机解决,增加了主机的负担。
·存储设备级的虚拟化。由存储设备的控制器实现存储的虚拟化。这种虚拟存储一般是存储厂商实施的,很可能使用厂商独家的存储产品。这种实现机制主要通过大规模的RAID子系统和多个I/O通道连接到服务器上,智能控制器提供访问控制、缓存和其他(例如,数据复制等)管理功能。这种方式的优点在于效率高、性能好,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。但是,在现实中,厂商往往都只提供对自身产品的支持,不能解决异构存储环境中的虚拟化问题。
·网络级的虚拟化。由加入SAN的专用装置实现存储虚拟化。这种机制可以管理不同厂商的存储设备,实现SAN中所有设备的统一管理,具有较好的开放性。
不管采用何种虚拟存储技术,其目的都是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,满足系统的要求。根据综合的性能价格比来说,一般情况下,在主机级和存储设备级的虚拟化技术能够保证系统的数据处理能力要求时,则可优先考虑,因为这两种虚拟存储技术构建方便、管理简单、维护容易、产品相对成熟、性能价格比高。在需要将多个异构的存储设备集成为一个或多个存储池时,则需要使用网络级的虚拟化技术,以达到充分利用存储容量、集中管理存储、降低存储成本的目的。
③虚拟存储的特点
虚拟存储技术是为了解决复杂、烦琐的存储管理而产生的,但是,随着信息技术的发展,虚拟存储在很多方面表现出优秀的性能。
·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进行统一管理,避免了由于存储设备扩充所带来的管理方面的麻烦。例如,增加新的存储设备时,只需要管理员对存储系统进行较为简单的配置更改,客户端无需任何操作。
·虚拟存储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的,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200MB/s。
·虚拟存储技术为存储资源管理提供了更好的灵活性和兼容性,可以将不同类型的存储设备集中管理使用,保护用户的已有投资。
·虚拟存储技术可以通过管理软件,为网络系统提供一些其他的有用功能,例如,无需服务器的远程镜像和数据快照等。
·虚拟存储技术将计算机的应用系统与存储设备分离,使各种不同的存储设备看上去具有标准的存储特性,应用系统不需要关心数据存储的具体设备,从而减轻了应用系统的负担。
由于虚拟存储具有上述特点,正逐步成为共享存储管理的主流技术,在数据镜像、数据复制、实时数据恢复、应用集成等方面有着广泛的应用。
虚拟存储区的容量与物理主存大小无关,而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。其页面的置换依据相应的页面置换算法进行,当页面失效时,需要进行数据交换,此时涉及逻辑地址(虚地址)到辅存物理地址的变换。