[发明专利]Xen虚拟机Fork机制建立方法

说明书

本发明属于计算机虚拟技术领域，具体涉及Xen虚拟机Fork机制建立方法。主要步骤：启动xen系统，在Xen内核的libxl模块主函数中，设置两个进程；父DomU构建完成并启动起来，读取Xenstore中自身DomU下的is_parent标志位，判断若等于1，执行父DomU的fork操作；子DomU构建完成并启动起来，读取Xenstore中自身DomU下的is_parent标志位，判断等于0，执行子DomU的操作；子DomU读取Xenstore中授权表下标和页内偏移、寄存器状态值和要执行的函数名称，映射授权页面，恢复寄存器状态，然后执行函数。

技术领域

本发明属于计算机虚拟技术领域，具体涉及Xen虚拟机Fork机制建立方法。

背景技术

Xen是一个开放源代码的虚拟机监视器，在Xen上运行的虚拟机称为Domain(域)，在Xen上的众多Domain中存在一个特权域用来辅助Xen管理其他Domain，提供相应的虚拟资源服务，特别是其他Domain对I/O设备的访问，这个特权域称为Domain0(简称：Dom0)，而其他则称为DomainU(简称：DomU)，本文中Fork机制所指虚拟机均指DomU，Fork表示分叉，克隆的意思。Xen系统实现了共享内存机制，用于Domain之间数据的共享和传递。它建立在Domain之间的授权机制之上，即对共享内存的访问须要预先通过授权。Domain之间的授权机制称为授权表机制，它是一种基于页(Pages)的授权访问机制。Xenstore是Xen提供的一个域间共享的存储系统，这个系统由Dom0管理和维持。Xenstore是一个具有层次结构的目录，类似于Linux中的树形目录。Xenstore中存储了Domain之间共享的配置信息，Dom0作为管理域，可以查看整个结构的内容，而DomU只能查看自身的信息。MiniOS是包含在Xen源代码中的一个轻量级的操作系统内核，主要作为存根域的操作系统，存根域是一个为分解Dom0Qemu设备模型(为Xen的全虚拟化功能提供支持)运行在Xen之上的特殊的系统域。

经过修改的MiniOS成为可以提供单一服务的虚拟机，称作Unikernel。由此可以将Xen看作一个整体的操作系统，其上运行的各个提供单一服务的Domain看作操作系统中的进程。实际上，Domain在Xen系统中的地位与传统Linux系统中的进程无异。在Linux系统中，进程通过Fork(分叉)产生子进程，Fork过程首先会对父进程进行克隆，产生一个几乎完全一样的子进程，之后父子进程会执行不同的代码，从而完成不同任务，进程的Fork是Linux中产生新进程的主要方式。受Linux进程Fork的启发，因此提出Xen之上虚拟机的Fork机制。使虚拟机能在运行过程中Fork出具有相同初始状态的子虚拟机，去完成其他任务。

虚拟机Fork机制本质上是虚拟机的克隆，但是目前的虚拟机克隆都是属于静态克隆，即先将要克隆的虚拟机挂起或关闭，然后手动执行克隆操作，最后恢复原始虚拟机并启动新虚拟机。不同的虚拟机监视器有着不同的克隆策略。目前业界主流的虚拟机监视器有VMware、KVM和Xen等。VMware支持两种类型的克隆：完整克隆和链接克隆，一个完整克隆是和原始虚拟机完全独立的一个拷贝，它不和原始虚拟机共享任何资源。可以脱离原始虚拟机独立使用。一个链接克隆需要和原始虚拟机共享同一虚拟磁盘文件，不能脱离原始虚拟机独立运行。但采用共享磁盘文件却大大缩短了创建克隆虚拟机的时间，同时还节省了宝贵的物理磁盘空间。KVM与Xen有着相同的两种虚拟机克隆方式，一个是将虚拟机关闭之后，使用Virt-manager(一个开源的虚拟机管理工具)的Virt-clone工具(或者使用其他虚拟机管理工具)对虚拟机进行克隆，然后修改新虚拟机的主机名和IP地址等；另外一种方式是手动直接复制磁盘文件与配置文件，然后修改配置文件。这两种方式本质上都是对虚拟机的磁盘文件和配置文件进行了拷贝，均需要挂起或关闭原始虚拟机。目前各种虚拟机监视器中，类似于Linux进程Fork机制这种动态克隆虚拟机的机制还未实现。