本发明公开了一种虚拟化网络存储系统，包括连接至同一SAN的至少两个网络存储设备，至少一个网络存储设备包括设备管理单元，用来维护全局卷与各个网络存储设备本地卷的映射关系，将对全局卷的访问重定向至该全局卷的全局卷管理单元所在的网络存储设备；至少一个网络存储设备包括全局卷管理单元，用来根据全局卷与本地卷的映射关系执行对全局卷的访问操作。本发明还公开了应用于虚拟化网络存储系统的网络存储设备。本发明使得对全局卷访问的处理能力具有随着网络存储设备的增加而增长的能力，避免了对网络存储系统进行虚拟化造成的性能瓶颈；同时，本发明通过设备管理单元和全局卷管理单元间的冗余提高了虚拟化网络存储系统的可靠性。