專利名稱：計(jì)算機(jī)虛擬化中本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)，確切地說，涉及一種本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的 方法，屬于計(jì)算機(jī)虛擬化中物理到虛擬轉(zhuǎn)化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
業(yè)界廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)硬件都包含中央處理器(Central Processing Unit)、內(nèi) 存(Main Memory)和存儲設(shè)備(Storage)。在沒有部署虛擬化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)運(yùn) 行在物理計(jì)算機(jī)上，這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為物理機(jī)。在虛擬化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)可 以運(yùn)行在虛擬機(jī)監(jiān)視器(Virtual MachineMonitor)支撐的虛擬機(jī)(Virtual Machine)上， 這樣的操作系統(tǒng)稱為客操作系統(tǒng)(Guest Operating System)。計(jì)算機(jī)虛擬化根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式基本可以劃分為圖1和圖2兩種模型。圖1描述的 是基于主操作系統(tǒng)(Host Operating System)的虛擬化模型，一個(gè)操作系統(tǒng)直接運(yùn)行在 計(jì)算機(jī)硬件上，稱為主操作系統(tǒng)，虛擬機(jī)監(jiān)視器運(yùn)行在該主操作系統(tǒng)上并支撐著一個(gè)或多 個(gè)虛擬機(jī)(圖示中只有一個(gè)虛擬機(jī))，虛擬機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)是客操作系統(tǒng)。主操作 系統(tǒng)通常是通用的操作系統(tǒng)，例如現(xiàn)在廣泛使用的Windows操作系統(tǒng)等。另一種模型如 圖2所示，虛擬機(jī)監(jiān)視器直接運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上，這種虛擬機(jī)監(jiān)視器也稱為超級監(jiān)視器 (Hypervisor)0超級監(jiān)視器支持的虛擬機(jī)上運(yùn)行客操作系統(tǒng)。在有些配置環(huán)境中，超級監(jiān) 視器可以授權(quán)給一個(gè)或幾個(gè)客操作系統(tǒng)某些特權(quán)，這種操作系統(tǒng)被稱為特權(quán)客操作系統(tǒng)， 其他的操作系統(tǒng)是普通客操作系統(tǒng)。典型的例子是特權(quán)客操作系統(tǒng)可以直接訪問某些計(jì)算 機(jī)資源，而其他普通客操作系統(tǒng)通過與特權(quán)客操作系統(tǒng)交互間接訪問這些計(jì)算機(jī)資源，這 樣的設(shè)計(jì)通常具有安全性等方面價(jià)值。雖然虛擬化技術(shù)在實(shí)現(xiàn)方式上有不同，但是，在本發(fā)明技術(shù)范疇內(nèi)，我們不關(guān)心這 些差異，而是將虛擬化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件抽象為兩種單元主域和客域。客操作系統(tǒng)為客 域，其他部分是主域。比如，在第一種基于主操作系統(tǒng)的模型里，主操作系統(tǒng)上的虛擬機(jī)監(jiān) 視器提供虛擬機(jī)以支撐運(yùn)行客操作系統(tǒng)，本發(fā)明將該主操作系統(tǒng)(含虛擬機(jī)監(jiān)視器)稱為 主域，將客操作系統(tǒng)稱為客域。同樣地，在基于超級監(jiān)視器的模型中，我們稱超級監(jiān)視器為 主域，客操作系統(tǒng)為客域。需要說明的是，在超級監(jiān)視器的模型中，如果配置了特權(quán)客操作 系統(tǒng)，而其他的客操作系統(tǒng)需要特權(quán)客操作系統(tǒng)提供的服務(wù)，那么我們也把特權(quán)客操作系 統(tǒng)劃到主域中，而普通的客操作系統(tǒng)是客域。下面我們重點(diǎn)描述一下與本發(fā)明相關(guān)的虛擬化部署技術(shù)。一種簡單的方法是在計(jì) 算機(jī)硬件上先安裝主域，然后由主域啟動虛擬機(jī)，再在虛擬機(jī)中安裝客操作系統(tǒng)。然而，現(xiàn) 在很多使用中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是沒有部署虛擬化的，操作系統(tǒng)直接安裝在物理計(jì)算機(jī)上，應(yīng) 用安裝運(yùn)行在操作系統(tǒng)之上并通過操作系統(tǒng)訪問存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)。隨著虛擬化的流行， 一個(gè)重要的課題是如何把這個(gè)安裝運(yùn)行在物理計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)(也可以包括安裝運(yùn) 行在操作系統(tǒng)上的應(yīng)用，以及操作系統(tǒng)管理的存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)，在這里我們統(tǒng)一用操作 系統(tǒng)代表)轉(zhuǎn)移到虛擬機(jī)上，作為虛擬化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的客域。而這種把物理計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到虛擬機(jī)上運(yùn)行的技術(shù)稱為物理到虛擬(P2V，Physical to Virtual)技 術(shù)。當(dāng)前的物理到虛擬技術(shù)通常涉及克隆和配置兩個(gè)方面?？寺≈傅氖前岩汛嬖诘奈锢碛?jì) 算機(jī)上的操作系統(tǒng)拷貝到已經(jīng)安裝主域的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，然后由該主域的虛擬機(jī)監(jiān)視器在 虛擬機(jī)中引導(dǎo)并運(yùn)行所述拷貝的操作系統(tǒng)映像。因?yàn)樵摽截惖牟僮飨到y(tǒng)映像原來是運(yùn)行在 物理計(jì)算機(jī)上的，操作系統(tǒng)的配置是與物理計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)相一致的，通常與虛擬機(jī)的 虛擬硬件結(jié)構(gòu)并不一致，物理到虛擬配置主要是修改拷貝的操作系統(tǒng)映像中的某些配置信 息使之與虛擬機(jī)的硬件環(huán)境一致，這個(gè)經(jīng)過物理到虛擬配置的映像就可以在虛擬機(jī)中運(yùn)行 了。上述的物理到虛擬技術(shù)可以比較方便的把一臺物理機(jī)上的操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一臺部署 了虛擬化的計(jì)算機(jī)上，然而本地計(jì)算機(jī)直接實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的轉(zhuǎn)化的需求隨著客戶端虛擬 化的流行也變得迫切起來?？傊?，如何更好地解決計(jì)算機(jī)虛擬化本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的轉(zhuǎn)化就變成了一個(gè)亟 待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的方法。在本發(fā)明的方 法中，通過在物理機(jī)上運(yùn)行物理到虛擬安裝程序，實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的轉(zhuǎn)化，并且原物理機(jī)上 的操作系統(tǒng)不需要克隆即可直接運(yùn)行在轉(zhuǎn)化后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中主域支撐的虛擬機(jī)上，從而 較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的方法，該方法包括 安裝和啟動運(yùn)行兩個(gè)部分，其特征在于安裝部分通過在物理機(jī)的操作系統(tǒng)上運(yùn)行物理到 虛擬安裝程序，在所述操作系統(tǒng)管理的文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件，并在所述創(chuàng)建的文件中安裝 主域。啟動運(yùn)行部分包括計(jì)算機(jī)加電啟動后加載主域運(yùn)行，然后由主域在虛擬機(jī)中引導(dǎo)并 運(yùn)行原來的操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的轉(zhuǎn)化。本發(fā)明方法的安裝部分包括下列操作步驟(1)所述安裝程序在物理機(jī)的操作系統(tǒng)所管理的文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件(2)所述安裝程序在所述創(chuàng)建的文件中安裝主域上述物理到虛擬安裝程序是一般的應(yīng)用程序，該安裝程序通過調(diào)用物理機(jī)的操作 系統(tǒng)的應(yīng)用程序編程接口(API，Application Programming Interface)，實(shí)現(xiàn)對物理機(jī)所 管理的文件系統(tǒng)進(jìn)行訪問并在該文件系統(tǒng)中創(chuàng)建一個(gè)或多個(gè)文件，然后在所述創(chuàng)建的文件 上安裝主域。在本發(fā)明方法的安裝部分的步驟(1)中，安裝程序創(chuàng)建的各文件在存儲設(shè)備上是 地址連續(xù)的。如果在文件系統(tǒng)中存在足夠的地址連續(xù)的空閑空間，則所述安裝程序可以直 接在上面創(chuàng)建地址連續(xù)文件；如果不存在足夠的地址連續(xù)的空閑空間，則所述安裝程序可 以通過搬移部分已經(jīng)使用的存儲空間來獲得連續(xù)的空閑空間用于創(chuàng)建文件。在虛擬化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，主域的加載運(yùn)行要早于客域。上述安裝程序可以修改 該計(jì)算機(jī)上的引導(dǎo)程序和/或與引導(dǎo)相關(guān)的引導(dǎo)配置，使得計(jì)算機(jī)在加電后可以加載主域 運(yùn)行。本發(fā)明方法的啟動運(yùn)行部分包括下列操作步驟(1)在計(jì)算機(jī)加電后首先加載主域運(yùn)行。
(2)所述主域在虛擬機(jī)中引導(dǎo)并運(yùn)行原來的物理機(jī)上的操作系統(tǒng)因?yàn)樵瓉淼奈锢頇C(jī)上的操作系統(tǒng)訪問的存儲設(shè)備包含主域所在的區(qū)域，在物理到 虛擬轉(zhuǎn)化之后，所述操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來的客域可能還要訪問這部分區(qū)域，所述啟動運(yùn)行部 分的步驟(2)中，為了主域的安全，主域需要對存儲設(shè)備上主域所在的區(qū)域進(jìn)行保護(hù)?？陀?通過主域訪問存儲設(shè)備的時(shí)候，主域檢查訪問的區(qū)域是否是主域所在的位置，如果判定是， 則由主域進(jìn)行訪問啞化處理，防止客域獲取主域信息或破壞主域的數(shù)據(jù)?？傊景l(fā)明提供了一種方便地本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的方法，能夠大大簡化從物 理到虛擬的過程，具有很好的推廣應(yīng)用前景。


圖1是基于主操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的虛擬化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是基于超級監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)的虛擬化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件和安裝主域示意4主域檢查客域存儲設(shè)備訪問并保護(hù)主域示意5物理到虛擬的操作步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。參見圖3，介紹本發(fā)明的物理到虛擬的安裝部分。通常的物理機(jī)系統(tǒng)包括兩個(gè)部 件計(jì)算機(jī)硬件裝置和在該計(jì)算機(jī)硬件裝置上運(yùn)行的軟件，其中計(jì)算機(jī)硬件裝置300至少 設(shè)有中央處理器301、內(nèi)存302和存儲設(shè)備303。軟件包括操作系統(tǒng)內(nèi)核500和操作系統(tǒng)應(yīng) 用層100。文件系統(tǒng)501由操作系統(tǒng)建立在存儲設(shè)備303上。物理到虛擬安裝程序101通 過調(diào)用操作系統(tǒng)提供的應(yīng)用程序編程接口 102，在文件系統(tǒng)501上建立一個(gè)或多個(gè)文件組 成的文件集502。物理到虛擬安裝程序101通過調(diào)用應(yīng)用程序編程接口 102將主域安裝到 文件集502中的文件上，并通過操作系統(tǒng)內(nèi)核500把文件內(nèi)容同步到存儲設(shè)備303上。本發(fā)明方法的安裝部分包括下列操作步驟(1)物理到虛擬安裝程序調(diào)用操作系統(tǒng)API在物理機(jī)操作系統(tǒng)管理的文件系統(tǒng)中 創(chuàng)建出一個(gè)或多個(gè)文件。(2)該物理到虛擬安裝程序調(diào)用操作系統(tǒng)API將主域安裝到所述創(chuàng)建的文件中。在所述本發(fā)明方法的安裝部分的步驟(1)中，安裝程序101創(chuàng)建的文件集502中 各文件在存儲設(shè)備303上是地址連續(xù)的。參見圖4，介紹本發(fā)明的物理到虛擬的啟動運(yùn)行部分。本發(fā)明方法的啟動運(yùn)行部 分，其特征在于計(jì)算機(jī)加電后加載主域200運(yùn)行，并由主域200的虛擬機(jī)監(jiān)視器203在虛 擬機(jī)400中的引導(dǎo)運(yùn)行原物理機(jī)上的操作系統(tǒng)作為客域100運(yùn)行。本發(fā)明方法的啟動運(yùn)行部分包括下列操作步驟(1)在計(jì)算機(jī)加電后首先加載主域運(yùn)行。(2)主域的虛擬機(jī)監(jiān)視器在虛擬機(jī)中引導(dǎo)運(yùn)行原物理機(jī)上的操作系統(tǒng)。圖4所示為通過物理到虛擬安裝過程后，客域100在主域200上運(yùn)行的情況?？?br> 5域100由原物理機(jī)的操作系統(tǒng)在物理到虛擬后轉(zhuǎn)化而來，為了使客域100與原物理機(jī)的操 作系統(tǒng)訪問的存儲設(shè)備303和文件系統(tǒng)501保持一致，客域100在虛擬機(jī)400內(nèi)訪問的虛 擬存儲設(shè)備403同硬件300上的存儲設(shè)備303保持一致，當(dāng)客域100中的應(yīng)用101在訪問 客操作系統(tǒng)內(nèi)核500的文件系統(tǒng)501中的文件時(shí)，主域200將對該操作進(jìn)行判定，當(dāng)判定訪 問的區(qū)域?qū)儆谥饔?00所在的區(qū)域時(shí)，主域通過啞設(shè)備202進(jìn)行訪問啞化操作處理。比如， 應(yīng)用101對虛擬存儲設(shè)備403上的區(qū)域404執(zhí)行讀操作時(shí)，因?yàn)樵搮^(qū)域?qū)?yīng)存儲設(shè)備303 上的主域所在的區(qū)域304，主域會通過啞設(shè)備202返回全0數(shù)據(jù)，當(dāng)應(yīng)用101對虛擬存儲設(shè) 備403上的區(qū)域404執(zhí)行寫操作時(shí)，主域會通過啞設(shè)備202全部丟棄要寫的內(nèi)容而不真正 地寫到存儲設(shè)備303上主域所在的區(qū)域304。這樣有效地保護(hù)了主域100在存儲設(shè)備303 上的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的創(chuàng)新之處是可以直接在本地完成對物理到虛擬的轉(zhuǎn)化過程，不需克隆 且不破壞原有物理機(jī)上的所有數(shù)據(jù)，同時(shí)本發(fā)明的物理到虛擬過程大大簡化了用戶需要參 與的程度，便利于在各種計(jì)算機(jī)上部署虛擬化軟件。需要說明的是，本發(fā)明中的計(jì)算機(jī)硬件裝置可以包括大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、服 務(wù)器、工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)和手機(jī)等智能設(shè)備的各種計(jì)算機(jī)。另外，圖4是基于超級監(jiān)視器 的虛擬化模型來描述本發(fā)明的方法，這只是便利于說明，其他計(jì)算機(jī)的虛擬化模型都在本 發(fā)明的適用范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種在本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的方法，該方法包括安裝和啟動運(yùn)行兩個(gè)部分，其特征在于安裝部分包括在物理機(jī)的操作系統(tǒng)上運(yùn)行安裝程序在所述操作系統(tǒng)管理的文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件，并在所述創(chuàng)建的文件中安裝主域；啟動運(yùn)行部分包括計(jì)算機(jī)加電啟動后加載所述主域運(yùn)行，然后由所述主域在虛擬機(jī)中引導(dǎo)并運(yùn)行原來的操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的轉(zhuǎn)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法的安裝部分包括下列操作步驟(1)所述安裝程序在物理機(jī)的操作系統(tǒng)所管理的文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件(2)所述安裝程序在所述創(chuàng)建的文件中安裝主域
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法的啟動運(yùn)行部分包括下列操作步驟(1)計(jì)算機(jī)加電后加載所述主域運(yùn)行(2)所述主域在虛擬機(jī)中引導(dǎo)并運(yùn)行原來的操作系統(tǒng)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述安裝部分還包括修改計(jì)算機(jī)的引導(dǎo) 程序和/或與引導(dǎo)相關(guān)的配置，使計(jì)算機(jī)加電啟動后引導(dǎo)程序加載主域運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述安裝程序創(chuàng)建的文件在計(jì)算機(jī)存儲 設(shè)備上是地址連續(xù)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于主域在客域通過主域訪問存儲設(shè)備的時(shí) 候，主域檢查客域訪問的存儲設(shè)備區(qū)域是否是主域所在的位置，如果是，那么主域進(jìn)行訪問 啞化處理以保護(hù)主域。
全文摘要
一種在本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的方法，該方法包括安裝和啟動運(yùn)行兩個(gè)部分。安裝部分包括在物理機(jī)的操作系統(tǒng)上運(yùn)行物理到虛擬安裝程序，所述安裝程序在所述操作系統(tǒng)管理的文件系統(tǒng)中創(chuàng)建文件并在所述文件中安裝主域；啟動運(yùn)行部分包括計(jì)算機(jī)加電后加載主域運(yùn)行，然后由主域在虛擬機(jī)中引導(dǎo)并運(yùn)行原來的操作系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的轉(zhuǎn)化。本發(fā)明的方法通過在本地實(shí)現(xiàn)物理到虛擬的轉(zhuǎn)化達(dá)到了簡化虛擬化部署的目的。
文檔編號G06F9/445GK101876909SQ20091008327
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者張玉昆, 張瑞 申請人:北京世紀(jì)紅山科技有限公司