[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

本發明提供了一種面向虛擬集群的共享存儲系統，屬于計算機存儲技術領域。該系統主體部分由通過網絡互連的兩臺主機組成。主機主要包括用于組成共享存儲空間的共享存儲模塊，若干虛擬機以及為虛擬機提供相關服務的虛擬機服務模塊。虛擬機主要包括一個虛擬設備，在內核空間的設備驅動模塊以及供應用程序調用的訪問接口模塊。本發明提供了一種新穎的分布式共享存儲系統，它的獨特之處在于為不同物理機上虛擬機的信息傳遞提供一種機制，從而使共享存儲編程語義可以在云端的虛擬集群中得以實現。該發明為用戶層提供一個用戶態可編程的共享存儲空間，既可以保證對共享存儲讀寫效率，同時并沒有干預客戶機內核層和虛擬機監控層。

技術領域

本發明屬于計算機存儲技術領域，尤其涉及一種面向虛擬集群的共享存儲系統。

背景技術

云計算之所以變得越來越流行主要是基于它對一些計算型服務在性能和代價方面所表現出來的優越性。虛擬集群是云端的一種主要運行環境，相對傳統的高性能計算平臺，虛擬集群在服務高性能計算應用方面有更多的優勢，這些優勢主要表現在它的易擴展性，可重置行和維護性方面。然而，和傳統集群相比而言，虛擬集群的分布式編程語義在很大程度上并沒有改變，這大大阻礙了大量共享存儲應用在虛擬集群中有效利用云端資源。

針對傳統集群上，網絡工作站或者多核處理器系統的共享存儲系統研究是很常見的，比如有Ivy，Treadmarks，Jiajia，Aurora等等。這些系統通過增加中間層庫函數或者影響編程語言的功能來為共享存儲應用提供一種有限的解決方案。然而，這些系統在云端并不適用。為了能充分利用云端資源，這些資源通常是經過虛擬化技術的復雜轉換來為大量大規模的應用提供服務。然而，多數工作在很大程度上局限于改善在同一臺物理機上的虛擬機之間的通信，它們通常是利用主機主存共享來優化消息傳遞機制。

虛擬集群不應當僅僅局限分布在同一臺物理機上，因此有不同主機共同構成一個統一的共享存儲空間，使虛擬集群可以分布在不同的主機上，有利于虛擬集群環境下的云計算在性能和范圍等方面得到更大的優化。

發明內容

本發明提出一種面向虛擬集群的共享存儲系統，采用共享存儲技術，結合懶惰更新釋放一致性模型，為分布在不同主機上的虛擬機提供一個統一的共享存儲空間。

本發明公開一種面向虛擬集群的共享存儲系統，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；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：