[发明专利]一种磁盘的访问方法及计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟机技术领域，具体涉及一种磁盘的访问方法及计算机系统。

背景技术

目前流行的对硬盘的虚拟化一般采用QEMU技术实现。QEMU，是由Fabrice Bellard开发的通用开源机器模拟与虚拟化软件。QEMU将映像文件虚拟成块设备提供给客户操作系统(Guest OS，Guest Operation System)使用。QCOW(QEMU写时复制，QEMU Copy-On-Write)是QEMU映像格式。这种格式的映像文件支持写时拷贝(Copy-On-Write)，支持增量备份，支持快照(Snapshot)，支持压缩和加密等功能。

在上述技术方案中，客户操作系统看到的磁盘其实并不是真实的物理磁盘设备，而是通过一连串QCOW映像文件映射得到的虚拟磁盘，其中第1个QCOW映像文件作为baseline，第2、3、...、N-1和N个QCOW映像文件依次以前一个QCOW映像文件为父文件而生成，从而较容易地实现了增量备份和还原。图1以现有技术中的Xen虚拟机系统为例，示出了基于QCOW映像文件的虚拟磁盘分布示意图。Xen虚拟机系统中的伺服操作系统(SOS，Service Operation System)，即domain 0，的物理磁盘分区Domain0分区10中保存有第1～N个QCOW映像文件，这些映像文件被映射成客户操作系统的虚拟磁盘。

如图2所示，现有技术中的QCOW映像文件是由文件头部分和数据部分组成的。其中，文件头部分包含了诸如版本、QCOW映像文件大小、父文件路径名、块大小、两级地址表(L1表和L2表)等等信息；数据部分则记录了扇区数据内容。通过两级地址表，QCOW文件系统可以实现从虚拟磁盘地址到QCOW映像文件内偏移量的转换。以下结合两级地址表，简单说明现有技术的虚拟磁盘中的寻址方法。

在QCOW2中，硬盘设备的数据内容是以“簇”(cluster)的格式分配的。每个簇包含若干个扇区，每个扇区的大小为512字节。给定一个虚拟磁盘地址(如64位)，该地址被分成三个部分，如图3所示：

虚拟磁盘地址的位数为64位(8个字节)，其中低12位(第0-11位)代表簇内偏移量，第12-20位代表L2表内偏移量，第21-63位代表L1表内偏移量。

当客户操作系统发起对虚拟磁盘的读写请求时，该读写请求首先会被Domain0截获，并由QEMU文件系统进行地址转换，从而将Guest OS需要访问的虚拟磁盘地址映射到某一个QCOW映像文件的偏移量，从而从该QCOW映像文件的偏移量处获取所需数据。当然，QCOW映像文件与真实物理扇区的对应关系是由Domain0的文件系统负责管理的，Domain0的文件系统根据QCOW映像文件的偏移量，完成从文件偏移量到物理磁盘地址的转换。以下结合图3，详细说明虚拟磁盘地址到物理磁盘地址的映射过程：

QEMU文件系统获得客户操作系统的读写请求对应的虚拟磁盘地址后，根据该虚拟磁盘地址对QCOW映像文件进行索引：

步骤31，根据QCOW映像文件头的l1_table_offset获取该QCOW映像文件的L1表地址；

步骤32，以虚拟磁盘地址的高43位(第21-63位)为偏移量，在L1表中进行索引；

步骤33，根据在L1表中索引到的偏移量，获得L2表地址；

步骤34，在获得L2表地址后，以虚拟磁盘地址的中间9位(第12-20位)为偏移量，在L2表中进行索引；

步骤35，根据在L2表中索引到的偏移量，获得数据部分所在QCOW映像文件地址空间中的簇的地址，这里所述的数据部分是该QCOW映像文件的数据部分；

步骤36，以虚拟磁盘地址的低12位(第0-11位)中的高3位(即第9-11位)为偏移量，在步骤35中获得的簇内进行索引，得到虚拟磁盘地址对应的QCOW映像文件偏移量。

步骤37，最后，再由Domain0文件系统(例如ext3)完成QCOW映像文件偏移量到物理扇区的地址转换，最终将虚拟磁盘地址转换为物理磁盘地址。

上述步骤说明了根据虚拟磁盘地址进行索引的过程。索引过程是从最后一个QCOW映像文件开始进行，如果在当前QCOW映像文件没有索引到相关结果，则进一步在当前QCOW映像文件的父文件进行索引。