[發(fā)明專利]磁盤鏡像的管理方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210437208.0
• 申請(qǐng)日: 2012-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN102981929A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊晨;趙崇山;樊興軍;孫征
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曙光云計(jì)算技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F11/14
• 分類號(hào): G06F11/14;G06F9/455;H04L29/08
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，具體地涉及一種磁盤鏡像的管理方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

云計(jì)算IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))系統(tǒng)中用戶可以自主選擇計(jì)算資源、存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)帶寬乃至操作系統(tǒng)，而并不需要了解和控制云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)置。IaaS系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶需求控制資源分配，并通過調(diào)度算法提供服務(wù)。

目前，主流IaaS系統(tǒng)都是通過構(gòu)建虛擬機(jī)為用戶提供服務(wù)，其主要流程如圖1所示。

從使用者角度來看，虛擬機(jī)是一種具有完整硬件系統(tǒng)功能，與實(shí)際物理系統(tǒng)相隔離的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它擁有自己獨(dú)立的虛擬CPU、內(nèi)存、硬盤、乃至網(wǎng)卡，而且操作系統(tǒng)可以像調(diào)用實(shí)際物理資源一樣使用這些設(shè)備。

對(duì)于虛擬機(jī)而言，磁盤鏡像文件類似于實(shí)際計(jì)算機(jī)中的硬盤等外部存儲(chǔ)設(shè)備，保存著虛擬機(jī)中一切持久性數(shù)據(jù)。它可以以文件的形式保存在物理機(jī)磁盤中，并且通過物理機(jī)系統(tǒng)I/O實(shí)現(xiàn)讀寫功能。

相比實(shí)際物理磁盤，虛擬機(jī)磁盤鏡像具有許多特點(diǎn)。首先，它能夠進(jìn)行稀疏化存儲(chǔ)，使實(shí)際磁盤空間消耗遠(yuǎn)低于預(yù)設(shè)值，隨著使用再慢慢增長(zhǎng)到容量上限。其次，虛擬機(jī)磁盤鏡像具有良好的隔離性，對(duì)物理機(jī)鏡像屏蔽內(nèi)部細(xì)節(jié)，因此無論虛擬機(jī)對(duì)磁盤鏡像如何操作，都不會(huì)對(duì)物理機(jī)產(chǎn)生任何影響。最重要的是，由于虛擬機(jī)磁盤鏡像實(shí)際上僅僅是物理機(jī)分區(qū)中的一個(gè)文件，可以很容易地進(jìn)行復(fù)制與遷移，所以通過鏡像拷貝就可以實(shí)現(xiàn)相同配置虛擬機(jī)的批量創(chuàng)建。其主要流程如圖2所示

云計(jì)算平臺(tái)通常可以提供兩種方式創(chuàng)建磁盤鏡像。其一，系統(tǒng)為用戶提供空白磁盤鏡像文件，允許用戶自行安裝操作系統(tǒng)；其二，由系統(tǒng)提供部分安裝好操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)磁盤鏡像供直接用戶使用。前者類似于物理計(jì)算機(jī)安裝系統(tǒng)操作，具有較高的靈活性，可以讓用戶依照需求選擇合適的操作系統(tǒng)；后者則類似于使用ghost(目前常見的備份軟件，全稱為Norton?Ghost)進(jìn)行磁盤克隆，進(jìn)行批量創(chuàng)建時(shí)尤為適用。

目前現(xiàn)有的云計(jì)算平臺(tái)批量創(chuàng)建時(shí)大多采用“請(qǐng)求-響應(yīng)”模式。即用戶申請(qǐng)?zhí)摂M機(jī)后，系統(tǒng)再根據(jù)用戶請(qǐng)求依次復(fù)制磁盤鏡像文件。這種模式可以精確地控制鏡像文件數(shù)量，使之恰好滿足需求，但創(chuàng)建時(shí)用戶卻需要忍受漫長(zhǎng)的鏡像拷貝時(shí)間，批量創(chuàng)建時(shí)則更是一種煎熬。

雖然計(jì)算機(jī)計(jì)算性能飛速提高，有些計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可達(dá)每秒上千萬億次，但是，計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)設(shè)備，尤其是物理磁盤的I/O(輸入/輸出)性能卻增長(zhǎng)緩慢，在非磁盤陣列情況下，非固態(tài)SCSI(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)硬盤內(nèi)部傳輸速率較小。

一般而言，安裝有操作系統(tǒng)的磁盤鏡像文件通常較大。也就是說，即使創(chuàng)建磁盤鏡像的過程完全獨(dú)占磁盤I/O，復(fù)制一個(gè)磁盤鏡像文件時(shí)間也會(huì)較長(zhǎng)。而除了拷貝鏡像過程外，創(chuàng)建虛擬機(jī)其他步驟基本上在幾秒內(nèi)即可完成，這也意味著虛擬機(jī)創(chuàng)建中絕大部分等待時(shí)間消耗在了復(fù)制磁盤鏡像過程中。

借助于多核CPU(中央處理器)的幫助，創(chuàng)建虛擬機(jī)的其他步驟可并發(fā)處理，但受限于磁盤I/O能力，鏡像復(fù)制過程只能逐個(gè)任務(wù)執(zhí)行。因此當(dāng)規(guī)模化創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，復(fù)制鏡像文件所用時(shí)間將呈線性增長(zhǎng)，可能占到創(chuàng)建總時(shí)間的較大比例。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中創(chuàng)建虛擬機(jī)中復(fù)制磁盤鏡像所需時(shí)間太長(zhǎng)的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中創(chuàng)建虛擬機(jī)中復(fù)制磁盤鏡像所需時(shí)間太長(zhǎng)的問題，本發(fā)明提出一種磁盤鏡像的管理方法和系統(tǒng)，能夠有效縮短磁盤鏡像創(chuàng)建所需時(shí)間，提高系統(tǒng)的工作效率。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁盤鏡像的管理方法：

該磁盤鏡像的管理方法包括：

預(yù)先在多個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備上創(chuàng)建源磁盤鏡像；

根據(jù)多個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備源磁盤鏡像并行創(chuàng)建磁盤鏡像，其中，根據(jù)每個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備上的源磁盤鏡像，在各共享存儲(chǔ)設(shè)備本地創(chuàng)建磁盤鏡像；

響應(yīng)于虛擬機(jī)創(chuàng)建請(qǐng)求，將創(chuàng)建的磁盤鏡像提供給虛擬機(jī)。

此外，該磁盤鏡像的管理方法進(jìn)一步包括：

在多個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備上創(chuàng)建源磁盤鏡像之前，預(yù)先在每個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備劃分出用于創(chuàng)建源磁盤鏡像的存儲(chǔ)空間。

可選地，預(yù)先在多個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備上創(chuàng)建源磁盤鏡像包括：

以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互傳的方式在多個(gè)共享設(shè)備上并行創(chuàng)建源磁盤鏡像。

并且，在多個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備上創(chuàng)建源磁盤鏡像之后，對(duì)創(chuàng)建的源磁盤鏡像的正確性進(jìn)行校驗(yàn)。

其中，進(jìn)一步包括：

在磁盤鏡像數(shù)量不足時(shí)，在至少一個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備上繼續(xù)創(chuàng)建磁盤鏡像，其中，每一個(gè)共享存儲(chǔ)設(shè)備均以自身保存源磁盤鏡像作為復(fù)制源進(jìn)行并行復(fù)制。

此外，進(jìn)一步包括：