【摘要】：在虛擬化環(huán)境中,虛擬機(jī)鏡像文件在物理節(jié)點(diǎn)上完整地保存了虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境和用戶數(shù)據(jù)。但是,虛擬化帶來的語義隔離性使得虛擬機(jī)鏡像文件保存了虛擬機(jī)中所有已刪除的數(shù)據(jù),這極大地浪費(fèi)了存儲(chǔ)資源,損害了用戶利益。目前,鏡像文件管理工具必須通過中斷虛擬機(jī)服務(wù),手動(dòng)掃描虛擬磁盤或記錄文件,才能回收廢棄數(shù)據(jù)。因此,在保證用戶透明性和虛擬機(jī)可用性前提下,回收鏡像文件的廢棄空間,提高存儲(chǔ)空間利用率,成為亟待解決的問題。 虛擬機(jī)鏡像文件的廢棄空間回收系統(tǒng)VMcol(Garbage Collector for Virtual Machine Image)在保證用戶透明性和虛擬機(jī)可用性的前提下,無需掃描就可以自動(dòng)回收虛擬機(jī)鏡像文件的廢棄空間。由于VMcol系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用戶刪除操作監(jiān)控、數(shù)據(jù)信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換、文件內(nèi)容的動(dòng)態(tài)刪除等功能,所以當(dāng)虛擬機(jī)內(nèi)文件被刪除時(shí),VMcol系統(tǒng)能及時(shí)回收虛擬機(jī)鏡像文件的廢棄空間。該系統(tǒng)由用戶刪除操作監(jiān)控和廢棄空間處理兩個(gè)部分組成。當(dāng)用戶在虛擬機(jī)內(nèi)進(jìn)行刪除操作時(shí),用戶刪除操作監(jiān)控實(shí)時(shí)捕獲刪除操作和解析刪除節(jié)點(diǎn)的信息,從而獲取有效信息,然后利用信息傳遞模型及時(shí)把信息傳遞給廢棄空間處理層。廢棄空間處理根據(jù)傳來的信息,通過信息轉(zhuǎn)換解析鏡像文件格式,無需掃描鏡像文件就可以確定對(duì)應(yīng)在虛擬機(jī)鏡像文件中廢棄數(shù)據(jù)的位置,然后在保持虛擬機(jī)可用性情況下,刪除文件中的廢棄數(shù)據(jù)。 基于Xen 3.3.1虛擬化平臺(tái)和Qcow鏡像文件,采用C語言和Python語言實(shí)現(xiàn)VMcol系統(tǒng)。功能測試表明,在不中斷虛擬機(jī)情況下,VMcol系統(tǒng)可以回收虛擬機(jī)鏡像文件的廢棄空間,提高磁盤空間利用率。性能分析表明,VMcol系統(tǒng)的運(yùn)行不影響用戶在虛擬機(jī)內(nèi)的刪除操作的性能和服務(wù)器的CPU性能及磁盤的讀帶寬。此外,當(dāng)鏡像文件的廢棄空間被釋放后,虛擬磁盤的寫帶寬提高了8%,讀帶寬提高了2.7%。
【圖文】：

配全虛擬鏡像文件所需要的存儲(chǔ)空間，該鏡像文件大小可以隨著增大，這樣全虛擬鏡像文件的廢棄空間被回收后，，可以再次被分。主流的虛擬機(jī)鏡像文件的格式主要是 VMDK[18]、VHD[19]和 Qco的鏡像格式、特點(diǎn)和執(zhí)行環(huán)境。DK 鏡像文件re 使用 VMDK 鏡像文件創(chuàng)建虛擬機(jī)，從而使得整個(gè)服務(wù)器或者桌DK 文件中。因此，VMDK 既可作為文件存儲(chǔ)在宿主機(jī)或者一個(gè)遠(yuǎn)又作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的磁盤驅(qū)動(dòng)顯示給用戶操作系統(tǒng)。VMDK 技術(shù)的引入到文件的布局中，一個(gè) VMDK 文件或多個(gè) VMDK 文件組成虛擬磁盤。 文件通過它的 header 部分信息向虛擬機(jī)提供文件的布局信息。這數(shù)據(jù)存入到文件相應(yīng)的位置，而且虛擬機(jī)管理也可以通過文件的磁盤結(jié)構(gòu)。此外，VMDK 文件支持鏡像的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖 1

目前，VHD 格式現(xiàn)在應(yīng)用于 Virtual PC 2007，Virtual Server 2005，Windows含 Hyper-V 的 Windows Server 2008，而且也可以應(yīng)用在 Citrix XenServertualBox 環(huán)境中。VHD 格式可以通過相關(guān)工具轉(zhuǎn)化后，應(yīng)用在 VMware ESX S。在將來，VHD 鏡像文件可以應(yīng)用所有基于 Hyper-V 虛擬化技術(shù)的 Micorindows 的未來版本中。3） Qcow 鏡像文件Qcow 鏡像格式是 QEMU 所支持的一種開源的磁盤鏡像格式，其代表一個(gè)小的塊設(shè)備[21]。Qcow 鏡像文件在創(chuàng)建時(shí)，僅僅包含文件格式的基本信息，其著數(shù)據(jù)的增加的而增加，這種存儲(chǔ)方式提高了磁盤空間利用率。Qcow 鏡像格基于 zlib 的壓縮和基于 AES 的加密，這樣不僅可以提高磁盤空間利用率，以保證用戶私有數(shù)據(jù)的安全性。此外，Qcow 鏡像格式同樣支持文件鏈表結(jié)構(gòu)某個(gè)鏡像作為基本鏡像進(jìn)行增量存儲(chǔ)，只記錄對(duì)基本鏡像的改變，該鏡像格 1.2。此外，這種鏈表結(jié)構(gòu)可以支持虛擬機(jī)的快照和用戶操作的回滾。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP302

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 吳亦川,黃奎,鄭健平,孫利民,程偉明;一種自適應(yīng)的健壯TCP/IP報(bào)頭壓縮算法[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2005年04期

2 湯泉;李小勇;;文件支持的Xen存儲(chǔ)虛擬化研究[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2009年16期

本文編號(hào)：2616306