用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及云計(jì)算領(lǐng)域，特別地，涉及一種用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬化技術(shù)是目前計(jì)算機(jī)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(chǔ)虛擬化卻限制了虛擬機(jī)應(yīng)用的靈活性和自身的獨(dú)立性。例如，虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移能夠使一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)從一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)遷移到另一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上。但是由于缺乏存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)訪問(wèn)的虛擬化，這些互相遷移的虛擬機(jī)必須在一個(gè)宿主機(jī)內(nèi)。
[0003]網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式是虛擬機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，相較于傳統(tǒng)的宿主機(jī)方式，采用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0004](I)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(chǔ)映像文件上，用戶(hù)在下載該映像文件后無(wú)需進(jìn)行繁瑣的安裝過(guò)程即可運(yùn)行包含在其中的應(yīng)用程序；
[0005](2)容量可擴(kuò)充:物理存儲(chǔ)設(shè)備一經(jīng)選定，其容量即被固定；由于VSD (VirtualStorage Device,虛擬存儲(chǔ)設(shè)備)并不直接和物理存儲(chǔ)設(shè)備相對(duì)應(yīng),它在理論上可支持近乎無(wú)限的容量。
[0006]網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)可以在文件系統(tǒng)和塊設(shè)備兩個(gè)層次實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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 (InternetSmall Computer System Interface,是一種基于因特網(wǎng)及SCS1-3協(xié)議下的存儲(chǔ)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(duì)操作系統(tǒng)暴露一個(gè)原始?jí)K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(hù)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(hù)可利用操作系統(tǒng)的支持，使用諸如日志、快照、審計(jì)等虛擬文件系統(tǒng)當(dāng)前不支持的功能。
[0007]當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)協(xié)議以及相關(guān)工具，包括NBD、iSCSI等，但它們的功能單一，無(wú)法滿(mǎn)足虛擬機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備的功能要求:
[0008](I)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(kāi)發(fā)者必須自行設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)難度。
[0009](2)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)協(xié)議關(guān)注于數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)通信，因?yàn)椴痪邆溆脩?hù)管理、多用戶(hù)并發(fā)I/o (Input/Output,輸入輸出)請(qǐng)求處理、虛擬映像管理方面的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本公開(kāi)鑒于以上問(wèn)題中的至少一個(gè)提出了新的技術(shù)方案。
[0011]本公開(kāi)在其一個(gè)方面提供了一種用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)，其為用戶(hù)提供了虛擬機(jī)核內(nèi)服務(wù)的封裝并同時(shí)支持多用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)。
[0012]本公開(kāi)在其另一方面提供了一種用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)方法，其為用戶(hù)提供了虛擬機(jī)核內(nèi)服務(wù)的封裝并同時(shí)支持多用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)。
[0013]根據(jù)本公開(kāi)，提供一種用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括客戶(hù)端和服務(wù)器，其中，
[0014]客戶(hù)端，用于為虛擬機(jī)操作系統(tǒng)及其上的應(yīng)用程序提供虛擬磁盤(pán)接口，虛擬機(jī)磁盤(pán)接口將接收的讀寫(xiě)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至虛擬塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元，虛擬塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)存儲(chǔ)通信協(xié)議將對(duì)虛擬磁盤(pán)的讀寫(xiě)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器；
[0015]服務(wù)器，用于處理一個(gè)或多個(gè)客戶(hù)端中不同用戶(hù)發(fā)送的讀寫(xiě)請(qǐng)求，并通過(guò)服務(wù)器內(nèi)的虛擬存儲(chǔ)映像VSI訪問(wèn)服務(wù)器內(nèi)的物理磁盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬磁盤(pán)中數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。
[0016]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，客戶(hù)端包括虛擬機(jī)和虛擬機(jī)監(jiān)控器。
[0017]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，虛擬磁盤(pán)接口工作在虛擬機(jī)中的虛擬機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)部，接收虛擬機(jī)操作系統(tǒng)對(duì)虛擬磁盤(pán)的各種操作指令。
[0018]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，虛擬塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元位于虛擬機(jī)監(jiān)控器中，處理虛擬磁盤(pán)接口傳遞的讀寫(xiě)請(qǐng)求并調(diào)度處理讀寫(xiě)請(qǐng)求所需的資源。
[0019]根據(jù)本公開(kāi)，還提供了一種用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)方法，包括:
[0020]響應(yīng)于用戶(hù)對(duì)應(yīng)用程序的執(zhí)行，虛擬機(jī)操作系統(tǒng)調(diào)用虛擬磁盤(pán)接口發(fā)起對(duì)虛擬磁盤(pán)的讀寫(xiě)請(qǐng)求；
[0021]虛擬磁盤(pán)接口將讀寫(xiě)請(qǐng)求傳遞給虛擬機(jī)監(jiān)控器中的虛擬塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元；
[0022]虛擬塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元按照I/O請(qǐng)求類(lèi)型對(duì)讀寫(xiě)請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度；
[0023]根據(jù)調(diào)度順序?qū)⒆x寫(xiě)請(qǐng)求封裝為網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，并通過(guò)存儲(chǔ)通信協(xié)議發(fā)送至服務(wù)器；
[0024]服務(wù)器接收多個(gè)用戶(hù)發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，網(wǎng)絡(luò)報(bào)文中攜帶為用戶(hù)分配的IP地址；
[0025]抽取網(wǎng)絡(luò)報(bào)文中的參數(shù)，并根據(jù)抽取出的參數(shù)查找對(duì)應(yīng)的VSI編號(hào)；
[0026]通過(guò)文件系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的VSI編號(hào)找到服務(wù)器物理磁盤(pán)上的對(duì)應(yīng)區(qū)域進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌?br>[0027]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，讀寫(xiě)請(qǐng)求中包括操作碼、被訪問(wèn)的虛擬磁盤(pán)編號(hào)、存儲(chǔ)塊的地址與大小。
[0028]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，該方法還包括:
[0029]在服務(wù)器側(cè)建立用戶(hù)賬戶(hù)、虛擬機(jī)磁盤(pán)編號(hào)與VSI編號(hào)之間的映射關(guān)系。
[0030]在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，該方法還包括:
[0031]響應(yīng)于用戶(hù)登錄服務(wù)器，在服務(wù)器側(cè)建立用戶(hù)賬戶(hù)與為用戶(hù)分配的IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0032]在本公開(kāi)的技術(shù)方案中，由于將虛擬機(jī)操作系統(tǒng)以及其上應(yīng)用程序?qū)μ摂M磁盤(pán)的訪問(wèn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給虛擬磁盤(pán)接口，由虛擬磁盤(pán)接口將訪問(wèn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至虛擬塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元，再由虛擬塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元將訪問(wèn)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器，并通過(guò)對(duì)服務(wù)器上物理磁盤(pán)的訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬磁盤(pán)的訪問(wèn)請(qǐng)求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬磁盤(pán)的訪問(wèn)請(qǐng)求的封裝，因此，使用者在開(kāi)發(fā)時(shí)可以?xún)H專(zhuān)注于虛擬塊設(shè)備服務(wù)的核外服務(wù)部分，而直接使用本公開(kāi)提供的虛擬磁盤(pán)接口即可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備的訪問(wèn)。此外，本公開(kāi)中的服務(wù)器可以同時(shí)處理來(lái)自多個(gè)用戶(hù)的讀寫(xiě)請(qǐng)求。
【附圖說(shuō)明】
[0033]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本公開(kāi)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分。在附圖中:
[0034]圖1是本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例的用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2是本公開(kāi)另一實(shí)施例的用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3示出了 I/O服務(wù)工作流程示意圖。
[0037]圖4示出了不同種類(lèi)的Vdisk與VSI的映射關(guān)系示意圖。
[0038]圖5是本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施例的用于虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)塊設(shè)備存儲(chǔ)方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面將參照附圖描述本公開(kāi)。要注意的是，以下的描述在本質(zhì)上僅是解釋性和示例性的，決不作為對(duì)本公開(kāi)及其應(yīng)用或使用的任何限制。除非另外特別說(shuō)明，否則，在實(shí)施