[發明專利]一種面向虛擬集群的共享存儲系統

有效

• 申請號: 201410274162.4
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN105242872B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 曾令仿;肖子良;馮丹;張澤浩
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種面向虛擬集群的共享存儲系統，其特征在于，所述共享存儲系統由兩臺網絡互連的物理主機組成，所述物理主機中包括多個虛擬機、共享存儲空間和虛擬機服務模塊；所述虛擬機包括虛擬設備、設備驅動模塊和用戶編程接口模塊；所述虛擬機服務模塊包括虛擬機監控模塊、消息轉發模塊和系統鎖管理模塊；其中：

(1)所述物理主機中：

(1.1)所述虛擬機是由命令行啟動的；(1.2)所述共享存儲空間是posix語義的共享存儲空間；(1.3)所述虛擬機服務模塊，用于監控物理機上虛擬機的啟動和退出：當有虛擬機啟動時，向新啟動的虛擬機通告共享存儲空間和一個在主機上唯一的虛擬機編號，當有虛擬機退出時，向其它虛擬機通告退出情況；所述虛擬機服務模塊還用于負責整個系統協議的消息轉發；所述虛擬機服務模塊還用于負責和另一臺主機上的虛擬機服務模塊的通信以及和本地物理機上的虛擬機設備中通信模塊的通信；所述虛擬機服務模塊負責參與維護系統共享存儲訪問的一致性，包括更改共享存儲的頁狀態，從共享存儲空間讀出請求頁，向共享存儲空間寫入請求頁；其中一臺主機上的虛擬機服務模塊同時還負責管理系統的鎖，負責處理鎖請求和鎖釋放消息；

(2)所述虛擬機中：

(2.1)所述虛擬設備是由軟件模擬的虛擬設備，包括共享存儲映射模塊、寄存器模塊、通信模塊和同步模塊；(2.2)所述設備驅動模塊用于驅動虛擬設備；(2.3)所述用戶編程接口模塊用于為用戶提供一個統一共享存儲空間的訪問接口，訪問接口通過對虛擬設備寄存器的讀寫操作來傳遞應用層的訪問請求，該編程接口實現了一種基于鎖的編程語義；

(3)所述虛擬設備中：

(3.1)所述共享存儲映射模塊用于將主機上監控模塊提供的共享存儲空間映射至虛擬設備的存儲空間，供上層應用程序使用；(3.2)所述寄存器模塊用于探測應用層通過編程接口發送的請求，包括應對系統的初始化參數設置和讀取請求，對共享存儲空間的訪問請求，鎖釋放和鎖申請請求；(3.3)所述通信模塊負責與主機上的虛擬機服務模塊的通信流程，用于接收和發送系統消息，所述通信模塊還負責處理寄存器模塊探測到的來自應用層的消息的處理以及負責來自主機上虛擬機服務模塊的消息的處理，保證對共享存儲訪問的一致性和正確性；(3.4)所述同步模塊負責系統的同步機制，所述同步機制包括異步中斷機制和全局等待機制。

2.如權利要求1所述的面向虛擬集群的共享存儲系統，其特征在于：所述共享存儲系統的整體存儲空間由兩臺主機共同提供，其中一臺主機提供共享存儲空間的低地址空間，另一臺提供共享存儲空間的高地址空間。

3.如權利要求1或2所述的面向虛擬集群的共享存儲系統，其特征在于：所述兩臺互連的物理主機均采用全地址本地緩存，以避免頁面替換引起的系統性能震蕩。

4.如權利要求1或2所述的面向虛擬集群的共享存儲系統，其特征在于：所述虛擬設備中包含有應用層進程編號和虛擬機編號的映射表，將應用層進程的編號和對應的虛擬機編號聯系起來，從而為應用層屏蔽了底層的具體消息轉發流程。

5.如權利要求1或2所述的面向虛擬集群的共享存儲系統，其特征在于：所述虛擬設備中的寄存器模塊采用異步探測模式，能及時探測到應用層的相關請求，同時不影響虛擬機的性能。

6.如權利要求1或2所述的面向虛擬集群的共享存儲系統，其特征在于：所述虛擬機服務模塊對所在主機上的虛擬機的管理方式為集中式管理，利于系統對數據一致性的維護。

7.如權利要求1或2所述的面向虛擬集群的共享存儲系統，其特征在于：所述虛擬機服務模塊中的鎖管理模塊，當處理鎖釋放消息時，采用最近釋放原則，即如果鎖請求的源虛擬機和最近釋放鎖的虛擬機在同一主機上，那么該鎖請求可優先獲取鎖，有效避免共享頁面在兩臺主機之間無謂的遷移，所述虛擬機服務模塊中的鎖管理模塊，采用讀鎖寫鎖分離機制，實現共享存儲空間的串行寫和并行讀。