虚拟化改变了计算机使用存储的方式。正如物理机被抽象成虚拟机(VM)一样，物理存储设备被抽象成虚拟磁盘。今天，我们来谈谈存储虚拟化技术。虚拟磁盘是如何实现的？
我们知道，服务器扩展存储主要有三种方法：直连存储(DAS)、存储区域网络(SAN)和网络连接存储(NAS)。那么，哪种存储类型可用于实施虚拟磁盘呢？在虚拟化环境中，像VMWare这样的虚拟机管理程序必须同时向许多虚拟机分配存储空间。在这个过程中，我们需要将物理存储资源划分为虚拟磁盘，然后再将它们分配给虚拟机。
显然，我们不能通过DAS将物理磁盘直接连接到虚拟机，如果这样，我们将需要太多的物理磁盘。SAN以逻辑单元(LUN)的形式提供存储资源，但是虚拟环境中的虚拟机数量非常庞大，LUN的数量不足以支撑这么多的虚拟磁盘。更重要的是，虚拟磁盘是由很多虚拟机共享的，因为虚拟机需要随时创建、删除或迁移，迁移虚拟机时需要共享存储，这样原始数据就不会丢失。DAS和SAN都不适合共享存储。
考虑到资源分配和共享的问题，hypervisor使用NAS实现虚拟磁盘。VMware通常使用VMFS(虚拟机文件系统)或NFS协议来实现虚拟磁盘。VMFS是专门针对虚拟机环境的文件系统协议。
每个虚拟机的数据其实就是一堆文件，最重要的文件是虚拟磁盘文件(VMDK文件)，此外还有交换分区文件(vswp文件，相当于swap)，非易失性内存文件(nvram相当于bios)等等。每个VM对虚拟磁盘的IO操作，其实就是对这个虚拟磁盘文件的读写。
VMFS专为虚拟服务器环境而设计、构建和优化，支持多个虚拟机一起访问集成的集群存储池，从而显著提高资源利用率。使用VMFS可以实现资源共享，使管理员可以轻松地直接受益于更高的效率和存储利用率。
使用虚拟磁盘的最重要方式之一是实例存储。每个虚拟机都是一个虚拟机实例，虚拟机管理程序在每个实例中提供一个模拟的硬件环境，包括CPU、内存和磁盘。这样，虚拟磁盘就成为了虚拟机实例的一部分，就像物理世界一样。删除虚拟机后，虚拟磁盘也将被删除。
在此实例存储模型中，虚拟磁盘和虚拟机之间的存储关系实际上是DAS存储。但是虚拟磁盘的底层实现，我们上面说了，是通过NAS实现的。hypervisor的作用是将VM层的存储模型与虚拟机下层的实现协议(VMFS或NFS)分离开来。
实例存储有其局限性。开发人员通常希望将实例数据(如操作系统和一些已安装的服务器应用程序)与用户数据分开，以便在重建虚拟机时可以保留用户数据。这种需求导致了另一种存储模型：卷存储。卷是存储的主要单位，相当于一个虚拟磁盘分区。不是虚拟机实例的一部分，可以视为虚拟机的外部存储设备。
卷可以从一个虚拟机上卸载，然后连接到另一个虚拟机。这样，我们可以将实例数据与用户数据分离开来。OpenStack的Cinder是卷存储的一种实现。除了实例存储和卷存储，最后，我们来谈谈另一种特殊的虚拟化存储：对象存储。
许多云应用程序需要在不同的虚拟机之间共享数据，通常跨越多个数据中心。对象存储可以解决这个问题。《云计算IaaS管理平台的基本功能有哪些？》中提到了对象存储。
在对象存储模型中，数据存储在一个桶中，从字面上也可以称为桶。我们可以用硬盘做个类比。对象就像文件，存储段就像文件夹(或目录)。对象和存储段可以通过统一资源标识符(URI)找到。
对象存储的核心设计思想其实就是虚拟化，具体来说就是虚拟化文件的物理存储位置，比如卷、目录、磁盘等。放入桶中，并将文件虚拟化为对象。对于应用层，它简化了对数据的访问，屏蔽了底层存储技术的异构性和复杂性。
当然你可能会问，NAS存储技术不是也能解决数据共享的问题吗？由于对象存储的规模优势和成本优势，很多云环境都使用对象存储而不是NAS。因为对象存储会分布在很多节点上，而且最新的数据并不总是可用，所以对象存储的数据一致性不强。如果需要很强的一致性，那么可以使用NAS。目前，在云计算环境中，NAS和对象存储并存。
