【摘要】：在虛擬化環(huán)境中,虛擬機鏡像文件在物理節(jié)點上完整地保存了虛擬機運行環(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鏡像文件保存了虛擬機中所有已刪除的數(shù)據(jù),這極大地浪費了存儲資源,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服務,手動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可用性前提下,回收鏡像文件的廢棄空間,提高存儲空間利用率,成為亟待解決的問題。 虛擬機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可用性的前提下,無需掃描就可以自動回收虛擬機鏡像文件的廢棄空間。由于VMcol系統(tǒng)實現(xiàn)了用戶刪除操作監(jiān)控、數(shù)據(jù)信息自動轉(zhuǎn)換、文件內(nèi)容的動態(tài)刪除等功能,所以當虛擬機內(nèi)文件被刪除時,VMcol系統(tǒng)能及時回收虛擬機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部分組成。當用戶在虛擬機內(nèi)進行刪除操作時,用戶刪除操作監(jiān)控實時捕獲刪除操作和解析刪除節(jié)點的信息,從而獲取有效信息,然后利用信息傳遞模型及時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應在虛擬機鏡像文件中廢棄數(shù)據(jù)的位置,然后在保持虛擬機可用性情況下,刪除文件中的廢棄數(shù)據(jù)。 基于Xen 3.3.1虛擬化平臺和Qcow鏡像文件,采用C語言和Python語言實現(xiàn)VMcol系統(tǒng)。功能測試表明,在不中斷虛擬機情況下,VMcol系統(tǒng)可以回收虛擬機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)的運行不影響用戶在虛擬機內(nèi)的刪除操作的性能和服務器的CPU性能及磁盤的讀帶寬。此外,當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。主流的虛擬機鏡像文件的格式主要是 VMDK[18]、VHD[19]和 Qco的鏡像格式、特點和執(zhí)行環(huán)境。DK 鏡像文件re 使用 VMDK 鏡像文件創(chuàng)建虛擬機，從而使得整個服務器或者桌DK 文件中。因此，VMDK 既可作為文件存儲在宿主機或者一個遠又作為一個標準的磁盤驅(qū)動顯示給用戶操作系統(tǒng)。VMDK 技術的引入到文件的布局中，一個 VMDK 文件或多個 VMDK 文件組成虛擬磁盤。 文件通過它的 header 部分信息向虛擬機提供文件的布局信息。這數(shù)據(jù)存入到文件相應的位置，而且虛擬機管理也可以通過文件的磁盤結(jié)構(gòu)。此外，VMDK 文件支持鏡像的鏈式結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖 1

目前，VHD 格式現(xiàn)在應用于 Virtual PC 2007，Virtual Server 2005，Windows含 Hyper-V 的 Windows Server 2008，而且也可以應用在 Citrix XenServertualBox 環(huán)境中。VHD 格式可以通過相關工具轉(zhuǎn)化后，應用在 VMware ESX S。在將來，VHD 鏡像文件可以應用所有基于 Hyper-V 虛擬化技術的 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，其代表一個小的塊設備[21]。Qcow 鏡像文件在創(chuàng)建時，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)某個鏡像作為基本鏡像進行增量存儲，只記錄對基本鏡像的改變，該鏡像格 1.2。此外，這種鏈表結(jié)構(gòu)可以支持虛擬機的快照和用戶操作的回滾。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP302

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

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

2 湯泉;李小勇;;文件支持的Xen存儲虛擬化研究[J];計算機工程與應用;2009年16期

本文編號：2616306