[发明专利]用于虚拟机的网络块设备存储系统与方法

说明书

技术领域

本公开涉及云计算领域，特别地，涉及一种用于虚拟机的网络块设备存储系统与方法。

背景技术

虚拟化技术是目前计算机领域最为活跃、最有发展潜力的研究方向之一，已受到学术界和工业界的广泛关注。但是，存储虚拟化却限制了虚拟机应用的灵活性和自身的独立性。例如，虚拟机的动态迁移能够使一个计算系统从一台物理计算机迁移到另一台物理计算机上。但是由于缺乏存储设备数据访问的虚拟化，这些互相迁移的虚拟机必须在一个宿主机内。

网络存储方式是虚拟机通过网络传输协议进行数据存储，相较于传统的宿主机方式，采用网络存储方式具有如下的优点：

（1）应用软件免安装：软件发布者将软件发布到虚拟存储映像文件上，用户在下载该映像文件后无需进行繁琐的安装过程即可运行包含在其中的应用程序；

（2）容量可扩充：物理存储设备一经选定，其容量即被固定；由于VSD（Virtual Storage Device，虚拟存储设备）并不直接和物理存储设备相对应，它在理论上可支持近乎无限的容量。

网络存储可以在文件系统和块设备两个层次实现数据存储的虚拟化，前者如NFS（Network File System，网络文件系统）和CIFS（Common Internet File System，通用internet文件系统），后者如NBD（Network Block Disk，网络块设备）和iSCSI（Internet Small Computer System Interface，是一种基于因特网及SCSI-3协议下的存储技术）。虚拟文件系统则直接向操作系统提供文件系统接口，而虚拟块设备对操作系统暴露一个原始块设备，操作系统可以根据需要自己管理此虚拟块设备。与虚拟文件系统方式相比较，虚拟块设备方式为用户提供了更大的灵活性：由于操作系统可自行设定虚拟块设备上的文件系统格式，虚拟块设备的用户可利用操作系统的支持，使用诸如日志、快照、审计等虚拟文件系统当前不支持的功能。

当前已经出现了若干个网络存储协议以及相关工具，包括NBD、iSCSI等，但它们的功能单一，无法满足虚拟机对网络块设备的功能要求：

（1）由于虚拟块设备服务软件一般由核内模块和核外服务两部分组成，新型虚拟块设备服务的开发者必须自行设计虚拟块设备的核内及核外两部分，这提高了虚拟块设备服务的开发难度。

（2）标准的网络存储协议关注于数据包的网络通信，因为不具备用户管理、多用户并发I/O（Input/Output，输入输出）请求处理、虚拟映像管理方面的功能。

发明内容

本公开鉴于以上问题中的至少一个提出了新的技术方案。

本公开在其一个方面提供了一种用于虚拟机的网络块设备存储系统，其为用户提供了虚拟机核内服务的封装并同时支持多用户的网络块设备存储。

本公开在其另一方面提供了一种用于虚拟机的网络块设备存储方法，其为用户提供了虚拟机核内服务的封装并同时支持多用户的网络块设备存储。

根据本公开，提供一种用于虚拟机的网络块设备存储系统，包括客户端和服务器，其中，

客户端，用于为虚拟机操作系统及其上的应用程序提供虚拟磁盘接口，虚拟机磁盘接口将接收的读写请求转发至虚拟块设备驱动单元，虚拟块设备驱动单元通过存储通信协议将对虚拟磁盘的读写请求转发至服务器；

服务器，用于处理一个或多个客户端中不同用户发送的读写请求，并通过服务器内的虚拟存储映像VSI访问服务器内的物理磁盘来实现对虚拟磁盘中数据的读写。

在本公开的一些实施例中，客户端包括虚拟机和虚拟机监控器。

在本公开的一些实施例中，虚拟磁盘接口工作在虚拟机中的虚拟机操作系统内部，接收虚拟机操作系统对虚拟磁盘的各种操作指令。

在本公开的一些实施例中，虚拟块设备驱动单元位于虚拟机监控器中，处理虚拟磁盘接口传递的读写请求并调度处理读写请求所需的资源。

根据本公开，还提供了一种用于虚拟机的网络块设备存储方法，包括：

响应于用户对应用程序的执行，虚拟机操作系统调用虚拟磁盘接口发起对虚拟磁盘的读写请求；

虚拟磁盘接口将读写请求传递给虚拟机监控器中的虚拟块设备驱动单元；

虚拟块设备驱动单元按照I/O请求类型对读写请求进行调度；

根据调度顺序将读写请求封装为网络报文，并通过存储通信协议发送至服务器；

服务器接收多个用户发送的网络报文，网络报文中携带为用户分配的IP地址；