[發(fā)明專利]用于虛擬機的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲系統(tǒng)與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310574013.5
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN104636077A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高原;謝朝陽;田翔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電信股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F9/455;H04L29/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 張殿慧

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及云計算領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于虛擬機的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

虛擬化技術(shù)是目前計算機領(lǐng)域最為活躍、最有發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较蛑唬咽艿綄W(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。但是，存儲虛擬化卻限制了虛擬機應(yīng)用的靈活性和自身的獨立性。例如，虛擬機的動態(tài)遷移能夠使一個計算系統(tǒng)從一臺物理計算機遷移到另一臺物理計算機上。但是由于缺乏存儲設(shè)備數(shù)據(jù)訪問的虛擬化，這些互相遷移的虛擬機必須在一個宿主機內(nèi)。

網(wǎng)絡(luò)存儲方式是虛擬機通過網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)存儲，相較于傳統(tǒng)的宿主機方式，采用網(wǎng)絡(luò)存儲方式具有如下的優(yōu)點：

（1）應(yīng)用軟件免安裝：軟件發(fā)布者將軟件發(fā)布到虛擬存儲映像文件上，用戶在下載該映像文件后無需進行繁瑣的安裝過程即可運行包含在其中的應(yīng)用程序；

（2）容量可擴充：物理存儲設(shè)備一經(jīng)選定，其容量即被固定；由于VSD（Virtual?Storage?Device，虛擬存儲設(shè)備）并不直接和物理存儲設(shè)備相對應(yīng)，它在理論上可支持近乎無限的容量。

網(wǎng)絡(luò)存儲可以在文件系統(tǒng)和塊設(shè)備兩個層次實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的虛擬化，前者如NFS（Network?File?System，網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）和CIFS（Common?Internet?File?System，通用internet文件系統(tǒng)），后者如NBD（Network?Block?Disk，網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備）和iSCSI（Internet?Small?Computer?System?Interface，是一種基于因特網(wǎng)及SCSI-3協(xié)議下的存儲技術(shù)）。虛擬文件系統(tǒng)則直接向操作系統(tǒng)提供文件系統(tǒng)接口，而虛擬塊設(shè)備對操作系統(tǒng)暴露一個原始塊設(shè)備，操作系統(tǒng)可以根據(jù)需要自己管理此虛擬塊設(shè)備。與虛擬文件系統(tǒng)方式相比較，虛擬塊設(shè)備方式為用戶提供了更大的靈活性：由于操作系統(tǒng)可自行設(shè)定虛擬塊設(shè)備上的文件系統(tǒng)格式，虛擬塊設(shè)備的用戶可利用操作系統(tǒng)的支持，使用諸如日志、快照、審計等虛擬文件系統(tǒng)當(dāng)前不支持的功能。

當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了若干個網(wǎng)絡(luò)存儲協(xié)議以及相關(guān)工具，包括NBD、iSCSI等，但它們的功能單一，無法滿足虛擬機對網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備的功能要求：

（1）由于虛擬塊設(shè)備服務(wù)軟件一般由核內(nèi)模塊和核外服務(wù)兩部分組成，新型虛擬塊設(shè)備服務(wù)的開發(fā)者必須自行設(shè)計虛擬塊設(shè)備的核內(nèi)及核外兩部分，這提高了虛擬塊設(shè)備服務(wù)的開發(fā)難度。

（2）標準的網(wǎng)絡(luò)存儲協(xié)議關(guān)注于數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)通信，因為不具備用戶管理、多用戶并發(fā)I/O（Input/Output，輸入輸出）請求處理、虛擬映像管理方面的功能。

發(fā)明內(nèi)容

本公開鑒于以上問題中的至少一個提出了新的技術(shù)方案。

本公開在其一個方面提供了一種用于虛擬機的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲系統(tǒng)，其為用戶提供了虛擬機核內(nèi)服務(wù)的封裝并同時支持多用戶的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲。

本公開在其另一方面提供了一種用于虛擬機的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲方法，其為用戶提供了虛擬機核內(nèi)服務(wù)的封裝并同時支持多用戶的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲。

根據(jù)本公開，提供一種用于虛擬機的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲系統(tǒng)，包括客戶端和服務(wù)器，其中，

客戶端，用于為虛擬機操作系統(tǒng)及其上的應(yīng)用程序提供虛擬磁盤接口，虛擬機磁盤接口將接收的讀寫請求轉(zhuǎn)發(fā)至虛擬塊設(shè)備驅(qū)動單元，虛擬塊設(shè)備驅(qū)動單元通過存儲通信協(xié)議將對虛擬磁盤的讀寫請求轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器；

服務(wù)器，用于處理一個或多個客戶端中不同用戶發(fā)送的讀寫請求，并通過服務(wù)器內(nèi)的虛擬存儲映像VSI訪問服務(wù)器內(nèi)的物理磁盤來實現(xiàn)對虛擬磁盤中數(shù)據(jù)的讀寫。

在本公開的一些實施例中，客戶端包括虛擬機和虛擬機監(jiān)控器。

在本公開的一些實施例中，虛擬磁盤接口工作在虛擬機中的虛擬機操作系統(tǒng)內(nèi)部，接收虛擬機操作系統(tǒng)對虛擬磁盤的各種操作指令。

在本公開的一些實施例中，虛擬塊設(shè)備驅(qū)動單元位于虛擬機監(jiān)控器中，處理虛擬磁盤接口傳遞的讀寫請求并調(diào)度處理讀寫請求所需的資源。

根據(jù)本公開，還提供了一種用于虛擬機的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲方法，包括：

響應(yīng)于用戶對應(yīng)用程序的執(zhí)行，虛擬機操作系統(tǒng)調(diào)用虛擬磁盤接口發(fā)起對虛擬磁盤的讀寫請求；

虛擬磁盤接口將讀寫請求傳遞給虛擬機監(jiān)控器中的虛擬塊設(shè)備驅(qū)動單元；

虛擬塊設(shè)備驅(qū)動單元按照I/O請求類型對讀寫請求進行調(diào)度；

根據(jù)調(diào)度順序?qū)⒆x寫請求封裝為網(wǎng)絡(luò)報文，并通過存儲通信協(xié)議發(fā)送至服務(wù)器；

服務(wù)器接收多個用戶發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報文，網(wǎng)絡(luò)報文中攜帶為用戶分配的IP地址；