虚拟存储是一种通过软硬件技术将物理存储资源抽象化，整合为统一逻辑存储单元的技术，其核心功能是扩大用户可用存储空间、实现内存与外存的协同管理，并支持超越物理内存限制的大任务运行。 以下是其核心功能与技术原理的详细阐述，跟着小编一起详细了解下吧。
一、虚拟存储核心功能
存储空间扩展
突破物理限制：通过结合内存与外存，虚拟存储形成远大于实际物理内存的逻辑地址空间，支持运行大容量程序或处理海量数据。
动态资源分配：根据任务需求动态调整存储资源，例如在公有云中，租户可按需购买虚拟存储空间，实现弹性扩展。
内存与外存协同管理
地址转换机制：操作系统通过页表将虚拟地址映射到物理地址，允许进程访问看似连续的内存空间，而实际数据可能分散在物理内存和磁盘中。
页面置换算法：当物理内存不足时，系统通过LRU、FIFO算法将不常用的页面换出到磁盘，腾出空间加载所需数据，确保高效利用内存。
透明访问与简化编程
统一逻辑视图：应用程序无需感知物理存储的分布，直接操作连续的虚拟地址空间，简化编程模型。
进程隔离：每个进程拥有独立的虚拟地址空间，避免相互干扰，增强系统安全性。
性能优化
缓存技术：通过缓存频繁访问的数据，减少磁盘I/O次数，提升访问速度。例如，主机从磁盘读取数据时，会预取相邻数据并保留在缓存中。
多端口并行技术：在对称式虚拟存储中，多台主机可通过多个存储端口并发访问同一逻辑单元(LUN)，提高数据带宽。
二、虚拟存储技术原理
地址空间划分与映射
虚拟地址空间：被划分为固定大小的页，物理内存则划分为对应大小的页框。
页表机制：操作系统维护页表，记录虚拟页号与物理页框号的映射关系。内存管理单元在访问内存时，通过查表完成地址转换。
缺页处理与页面置换
缺页中断：当进程访问的页面不在物理内存时，触发缺页中断，操作系统暂停进程，将所需页面从磁盘调入内存。
页面替换：若物理内存已满，系统根据置换算法选择牺牲页面写回磁盘，再加载新页面。
存储虚拟化架构
物理层：包括硬盘、固态硬盘、磁带库等物理存储设备。
虚拟化层：通过虚拟化软件将物理资源抽象为逻辑存储单元。
管理层：提供统一的管理界面，支持监控、配置和资源分配。
应用层：用户和应用程序通过API或文件系统访问虚拟存储资源。
对称式与非对称式虚拟存储
对称式：虚拟存储控制设备与存储软件、交换设备集成，内嵌在网络数据传输路径中，提供高性能LUN和容错能力。
非对称式：虚拟存储设备独立于数据传输路径之外，通过软件实现虚拟化控制，部署灵活但可能受数据通道速度限制。
三、虚拟存储应用场景
数据中心管理：整合异构存储设备，提高资源利用率，降低运维成本。
云计算环境：支持弹性存储扩展，满足租户动态需求。
大数据分析：提供高性能存储解决方案，加速数据访问和处理。
备份与恢复：通过快照和复制技术简化数据保护流程，确保数据安全。
虚拟桌面基础设施(VDI)：为虚拟桌面提供高效存储支持，提升用户体验。
虚拟存储通过软件或硬件将分散的物理存储设备整合为统一逻辑存储池，消除设备异构性。它支持按需分配存储空间，用户可动态扩展容量而无需关注物理布局，在云计算中实现弹性存储服务，显著提升资源利用率并降低管理复杂度。
