專利名稱：一種虛擬機鏡像文件的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算系統(tǒng)虛擬化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬機鏡像文件的廢棄空間 動態(tài)回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當前，社會越來越強調(diào)節(jié)約和資源的有效利用，因此虛擬化技術(shù)引起了工業(yè)界的 廣泛關(guān)注，虛擬化基礎(chǔ)設施的研究和建設也得到了快速的發(fā)展。因為磁盤不僅具有高的存 儲密度，而且通過網(wǎng)絡附加存儲還具有共享性，所以存儲虛擬化的關(guān)注度比內(nèi)存和CPU的 虛擬化等其他資源的虛擬化的關(guān)注度小。但是隨著云計算的引入，虛擬機對存儲空間的需 求量成指數(shù)上升，與存儲虛擬化的相關(guān)的存儲容量高效利用成為業(yè)界關(guān)注焦點。在以虛擬磁盤為主要存儲形式的虛擬化環(huán)境中，位于物理磁盤上的虛擬機鏡像文 件是虛擬磁盤的存儲介質(zhì)。優(yōu)先權(quán)宿主根據(jù)虛擬機監(jiān)控器傳來的信息管理和訪問虛擬機鏡 像文件。因此，虛擬機鏡像文件根據(jù)虛擬機監(jiān)控器的信息完整保存用戶在虛擬機中的全部 數(shù)據(jù)。但是虛擬機和虛擬機監(jiān)控器之間的語義隔離性使得優(yōu)先權(quán)宿主不能獲得虛擬機中的 刪除操作信息，導致虛擬機中已刪除的數(shù)據(jù)仍然保存在虛擬機鏡像文件中。這些位于鏡像 文件中的廢棄數(shù)據(jù)永久性占據(jù)物理磁盤空間，導致存儲空間利用率低下。在云計算環(huán)境中，虛擬機鏡像文件對存儲容量的需求也成指數(shù)增長，同時，虛擬機 鏡像文件的廢棄數(shù)據(jù)也呈指數(shù)增長?？紤]到增加存儲將帶來高額的成本開銷，例如維護， 制冷和空間的開銷，為大規(guī)模虛擬機服務的數(shù)據(jù)中心不可能無限地擴展存儲滿足虛擬機對 存儲需求。然而，在存儲資源有限情況下，不斷增長的鏡像文件的廢棄空間長期占據(jù)磁盤空 間，導致沒有足夠的空間分配給新的虛擬機。另一方面，根據(jù)使用物理存儲的時間和占用的 物理磁盤空間付費，用戶不得不為已經(jīng)刪除的數(shù)據(jù)持續(xù)付費。在這一背景下，為虛擬機鏡像 文件的管理提供廢棄空間的回收顯得尤為重要，這樣不僅提高磁盤空間利用率和虛擬化存 儲的高效性，而且保證了用戶的利益。目前威睿，微軟，IBM在虛擬機鏡像文件的存儲管理方面提供廢棄空間回收的功 能。這些方法通過壓縮鏡像文件方式釋放廢棄數(shù)據(jù)，從而提高磁盤空間利用率。但是這些 方法都必須在中斷虛擬機的服務情況下啟動，并在用戶參與下運行，這樣極大地影響了虛 擬機的可用性。當然目前也存在不影響虛擬機可用性的廢棄空間回收機制，例如Parallax 虛擬機集群文件系統(tǒng)提供的垃圾空間回收器。Parallax的垃圾空間回收器利用檢查點實時 記錄用戶的刪除操作，通過掃描一遍鏡像文件的檢查點，找到對應的檢查點后回收廢棄空 間。該系統(tǒng)除了需要保存刪除操作記錄，還必須花費時間去掃描和檢索刪除檢查點，這樣將 帶來不必要的空間和時間開銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有虛擬機環(huán)境中廢棄數(shù)據(jù)回收技術(shù)的不足，提出一種虛擬機鏡像文 件的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)靈活性高，通過監(jiān)控客戶虛擬機中刪除操作，優(yōu)先權(quán)宿主動態(tài)回收虛擬機鏡像文件的廢棄數(shù)據(jù)占據(jù)的空間，保證了虛擬機服務質(zhì)量，最大程度地 提高存儲空間利用率?！N虛擬機鏡像文件的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，包括位于客戶虛擬機內(nèi)的獲取刪 除信息的前端監(jiān)控部分，及位于優(yōu)先權(quán)宿主內(nèi)的依據(jù)刪除信息回收虛擬機鏡像文件廢棄空 間的后端處理部分。所述前端監(jiān)控部分包括刪除操作監(jiān)控模塊1和刪除信息檢測模塊2，刪除操作監(jiān) 控模塊1捕獲用戶刪除操作，獲取待刪除數(shù)據(jù)的大小及其虛擬地址集，并將這些信息傳送 給刪除信息檢測模塊2，刪除信息檢測模塊2在客戶虛擬機中按照虛擬地址集確認待刪除 數(shù)據(jù)是否已被刪除，若已刪除，則將待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集作為刪除信息傳遞給 后端處理部分；所述后端處理部分包括信息決策模塊3和刪除執(zhí)行模塊4，信息決策模塊3接收來 自刪除信息檢測模塊2的待刪除數(shù)據(jù)大小和虛擬地址集，根據(jù)待刪除數(shù)據(jù)大小和物理存儲 情況，決定是否回收待刪除數(shù)據(jù)對應在虛擬機鏡像文件中的廢棄數(shù)據(jù)，若決定回收，則將刪 除數(shù)據(jù)的虛擬地址集傳送給刪除執(zhí)行模塊4 ；刪除執(zhí)行模塊4將虛擬地址集轉(zhuǎn)化為虛擬機 鏡像文件中對應的廢棄數(shù)據(jù)的位置信息，依據(jù)該位置信息獲取邏輯地址，去除邏輯地址與 物理地址的映射關(guān)系實現(xiàn)廢棄數(shù)據(jù)塊回收，并將當前物理存儲情況反饋給信息決策模塊3。所述刪除信息監(jiān)控模塊1包括操作過濾模塊11和信息獲取模塊12 ；操作過濾模 塊11執(zhí)行刪除操作捕獲并傳給信息獲取模塊12 ；信息獲取模塊12根據(jù)刪除操作獲取待刪 除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集，并將這些信息傳給刪除信息檢測模塊2。所述刪除信息檢測模塊2包括安全檢測模塊21、信息緩存區(qū)22和信息發(fā)送模塊 23 ；安全檢測模塊21在客戶虛擬機中按照虛擬地址集確認待刪除數(shù)據(jù)是否已被刪除，若已 刪除，則將待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集作為刪除信息存入信息緩存區(qū)22，同時啟動信 息發(fā)送模塊23 ；信息緩存區(qū)22用于緩存有效的刪除信息，等待信息發(fā)送模塊23讀取后，清 空該信息；信息發(fā)送模塊23信息發(fā)送模塊從信息緩存區(qū)22讀取最新刪除信息并傳送給所 述信息決策模塊3。所述信息決策模塊3包含信息接收模塊31、刪除信息數(shù)據(jù)庫32、信息解析模塊33、 閾值比較模塊34和虛擬地址緩沖區(qū)35 ；信息接收模塊31接收來自刪除信息檢測模塊2的 刪除信息，將刪除信息存入刪除信息數(shù)據(jù)庫32 ；刪除信息數(shù)據(jù)庫32用來存儲刪除信息，每 條刪除信息記錄包含待刪除數(shù)據(jù)的大小及其虛擬地址集；信息解析模塊33讀取刪除信息 數(shù)據(jù)庫32的記錄，獲取預存的虛擬機鏡像文件的位置和大小，將這些鏡像文件相關(guān)信息與 刪除信息一起傳給閾值比較模塊34 ；閾值比較模塊34將待刪除數(shù)據(jù)與鏡像文件大小的比 值與閾值作比較，決定是否回收鏡像文件廢棄空間，如比值大于閾值，則啟動刪除執(zhí)行模塊 4，并將虛擬地址集和鏡像文件位置信息存入虛擬地址緩沖區(qū)35 ；虛擬地址緩沖區(qū)35用于 緩存鏡像文件位置信息和待刪除數(shù)據(jù)的虛擬地址集。所述刪除執(zhí)行模塊4包含虛擬地址解析器41和廢棄空間回收模塊42 ；虛擬地址 解析器41接收來自信息決策模塊3的虛擬地址集，根據(jù)虛擬機鏡像文件格式，將虛擬地址 集轉(zhuǎn)化為在虛擬機鏡像文件中對應的廢棄數(shù)據(jù)的位置信息，并傳送給廢棄空間回收模塊 42 ；廢棄空間回收模塊42根據(jù)文件系統(tǒng)的布局和來自虛擬地址解析器41的位置信息，找到 該位置信息的邏輯地址，去除邏輯地址與對應的物理數(shù)據(jù)塊間的映射實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊回收。
本發(fā)明的虛擬機鏡像文件的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)具有以下優(yōu)點及效果(1)高效性當用戶在客戶虛擬機中刪除時，本系統(tǒng)能馬上記錄刪除信息并解析 刪除信息，從塊級別將虛擬機鏡像文件中的廢棄空間回收。因此，不需要額外再掃描一遍鏡 像文件，也不需要額外的內(nèi)存空間來存放臨時數(shù)據(jù)。(2)靈活性刪除執(zhí)行模塊可以在保證虛擬機運行和用戶服務同時，將對應虛擬 機鏡像文件的廢棄空間回收。因此，本系統(tǒng)在不需要中斷虛擬機服務情況下就可以靈活地 回收廢棄空間。(3)動態(tài)性本系統(tǒng)利用閾值比較的方法，根據(jù)虛擬機內(nèi)刪除文件的大小自動決 策是否將虛擬機鏡像文件的廢棄數(shù)據(jù)塊回收。此外，系統(tǒng)能夠根據(jù)當前物理存儲情況動態(tài) 調(diào)整閾值，從而減小系統(tǒng)的開銷。(4)透明性整個廢棄空間回收過程涉及到刪除操作自動捕獲，各模塊之間的通 信，信息決策，虛擬地址解析等，這些過程對用戶來說是完全透明的，用戶不需要參與其中。(5)高效磁盤空間利用率本系統(tǒng)將鏡像文件中的廢棄空間回收，減小了鏡像文 件的冗余數(shù)據(jù)，提高了磁盤空間利用率，優(yōu)化了虛擬化環(huán)境下的虛擬機磁盤存儲。


圖1本發(fā)明虛擬機鏡像文件的廢棄空間的動態(tài)回收系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖。
圖2本發(fā)明虛擬機鏡像文件的廢棄空間的動態(tài)回收系統(tǒng)流程圖。
圖3刪除操作監(jiān)控模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4刪除信息檢測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5信息決策模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6刪除執(zhí)行模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7刪除執(zhí)行模塊回收廢棄數(shù)據(jù)流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細的說明。本發(fā)明虛擬機鏡像文件的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，服務器上有N臺客戶虛擬機和 一個優(yōu)先權(quán)宿主，N^ I0優(yōu)先權(quán)宿主管理和訪間物理存儲上的虛擬機鏡像文件，虛擬機鏡 像文件作為客戶虛擬機的存儲介質(zhì)為虛擬機提供了虛擬磁盤。因此，客戶虛擬機中的文件 位于虛擬磁盤上的地址稱為虛擬地址，該虛擬地址依據(jù)虛擬機鏡像文件的格式可以轉(zhuǎn)化為 優(yōu)先權(quán)宿主可識別的文件偏移地址，該文件偏移地址通過優(yōu)先權(quán)宿主的文件系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)化 為數(shù)據(jù)塊的邏輯地址，數(shù)據(jù)塊的邏輯地址都對應一個底層硬件可識別的物理地址。如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)分成前后端兩個部分前端監(jiān)控部分在客戶虛擬機中監(jiān) 控和獲取用戶刪除數(shù)據(jù)的信息；后端處理部分在優(yōu)先權(quán)宿主中對虛擬機鏡像文件的廢棄空 間進行回收。前后兩端相互協(xié)作共同完成系統(tǒng)操作。系統(tǒng)的前端監(jiān)控分布在各個客戶虛擬機中時刻為鏡像文件回收提供有效信息的 關(guān)鍵，其主要包括了刪除操作監(jiān)控模塊1和刪除信息檢測模塊2。刪除操作監(jiān)控模塊1通過 捕獲用戶的刪除操作獲取待刪除數(shù)據(jù)的大小及其虛擬地址集，然后將這些刪除信息傳給刪 除信息檢測系統(tǒng)。刪除信息檢測模塊2主要檢測待刪除數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被客戶虛擬機的操作系統(tǒng)刪除，當檢測待刪除數(shù)據(jù)已經(jīng)刪除，則將刪除操作監(jiān)控模塊傳來的信息作為刪除信息， 并通過網(wǎng)絡將刪除信息傳送給本系統(tǒng)在優(yōu)先權(quán)宿主的后端處理部分。系統(tǒng)的后端處理部分是整個系統(tǒng)的處理核心部分，是連接接收前端的刪除信息和 對虛擬機鏡像文件處理的樞紐。后端處理接收前端刪除信息后，對信息進行處理后，再根據(jù) 處理后的信息對虛擬機鏡像文件進行處理。根據(jù)工作原理，后端處理部分主要包括信息決 策模塊3和刪除執(zhí)行模塊4。信息決策模塊3接收前端部分傳來的刪除信息，然后根據(jù)當前 物理存儲情況和刪除信息，決定是否回收廢棄數(shù)據(jù)塊。假如信息決策模塊3決定回收廢棄 數(shù)據(jù)塊，將刪除信息中的虛擬地址集傳給刪除執(zhí)行模塊4。刪除執(zhí)行模塊4通過解析虛擬 地址集，確定虛擬機鏡像文件中的廢棄數(shù)據(jù)的位置，然后根據(jù)位置信息回收對應的廢棄數(shù) 據(jù)塊。此外，本發(fā)明系統(tǒng)動態(tài)回收鏡像文件廢棄空間的流程如圖2所示。當用戶在其中一 個客戶虛擬機中刪除文件時，操作系統(tǒng)進行刪除操作調(diào)用，刪除操作監(jiān)控模塊1在系統(tǒng)調(diào) 用層捕獲刪除操作，檢查待刪除數(shù)據(jù)的節(jié)點是否有效，假如節(jié)點有效，則刪除操作監(jiān)控模塊 1獲取待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集，并將這些信息傳給刪除數(shù)據(jù)檢測模塊2。當刪除數(shù) 據(jù)檢測模塊2接收到這些信息后，檢查待刪除數(shù)據(jù)是否被客戶虛擬機的操作系統(tǒng)刪除，假 如待刪除數(shù)據(jù)確實已經(jīng)被刪除，則將待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集作為刪除信息存入信 息緩存區(qū)，當信道空閑時，則將刪除信息傳輸給優(yōu)先權(quán)宿主進行處理。優(yōu)先權(quán)宿主中的信息 決策模塊3接收刪除信息，為了避免刪除信息丟失，將該刪除信息存入刪除信息數(shù)據(jù)庫。然 后，信息決策模塊3從刪除信息數(shù)據(jù)庫中讀取和解析這條刪除信息，，獲取虛擬機內(nèi)待刪除 數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集然后將待刪除數(shù)據(jù)的大小與當前客戶虛擬機對應的虛擬機鏡像 文件大小的比值同閾值相比較。假如超過閾值，信息決策模塊3將虛擬地址集傳給刪除執(zhí) 行模塊4。刪除執(zhí)行模塊4根據(jù)虛擬地址集確定鏡像文件中的廢棄數(shù)據(jù)位置，并根據(jù)廢棄數(shù) 據(jù)的位置從底層將鏡像文件的廢棄數(shù)據(jù)塊釋放。下面舉例對本發(fā)明虛擬機鏡像文件的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)各功能模塊的具體 構(gòu)成進行詳細介紹。如圖3所示，前端監(jiān)控部分的刪除操作監(jiān)控模塊1由操作過濾模塊11和信息獲取 模塊12組成。操作過濾模塊11位于系統(tǒng)調(diào)用層，過濾所有系統(tǒng)調(diào)用的信息，一旦發(fā)現(xiàn)刪除 系統(tǒng)調(diào)用，立刻捕獲刪除操作，并啟動信息獲取模塊12。信息獲取模塊12是獲取有效的刪 除信息并將該信息給刪除信息檢測模塊。檢測待刪除數(shù)據(jù)的節(jié)點，若節(jié)點有效，信息獲取模 塊12利用節(jié)點的信息獲取待刪除數(shù)據(jù)的大小，并調(diào)用文件系統(tǒng)的布局映射函數(shù)獲取待刪 除數(shù)據(jù)的虛擬地址集，然后將這些信息實時傳給應用層的刪除信息檢測模塊2。如圖4所示，刪除信息檢測模塊2包含安全檢測模塊21，信息緩存區(qū)22和信息發(fā) 送模塊23。安全檢測模塊21接收來自信息獲取模塊12傳來的待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地 址集，檢測刪除信息對應的待刪除數(shù)據(jù)是否已經(jīng)從客戶虛擬機中刪除，假如待刪除數(shù)據(jù)已 經(jīng)刪除，則將待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集合作為刪除信息存入信息緩存區(qū)22，并通知 信息發(fā)送模塊23。信息緩存區(qū)22用來存放刪除信息，當信息發(fā)送模塊23讀取后，清除該條 信息。信息發(fā)送模塊23接到刪除檢測模塊通知，檢測信道是否空閑，假如信息空閑，則從信 息緩存區(qū)讀取刪除信息22，并將該刪除信息傳給優(yōu)先權(quán)宿主中的信息決策模塊3。如圖5所示，后端處理部分的信息決策模塊3包含信息接收模塊31，刪除信息數(shù)據(jù) 庫32，信息解析模塊33，閾值比較模塊34和虛擬地址緩沖區(qū)35。
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信息接收模塊31接收來自信息發(fā)送模塊23的刪除信息，本實例涉及多個客戶虛 擬機，因此刪除信息除了包含待刪除數(shù)據(jù)大小和虛擬地址集信息外，還包含有客戶虛擬機 的IP地址。將IP地址、刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集作為一條記錄存入刪除信息數(shù)據(jù)庫 32。刪除信息數(shù)據(jù)庫32作為信息決策模塊的中轉(zhuǎn)站，等待信息解析模塊33處理后，清除信 息。信息解析模塊33—旦發(fā)現(xiàn)刪除信息數(shù)據(jù)庫中新的數(shù)據(jù)更新，則讀取新的記錄。信息解 析模塊33根據(jù)事先預存的客戶虛擬機IP地址和虛擬機鏡像文件映射關(guān)系，獲取記錄里IP 地址對應的虛擬機鏡像文件的大小和位置，將包含虛擬機鏡像文件的位置和大小，刪除數(shù) 據(jù)的大小和虛擬地址記錄傳給閾值比較模塊34。閾值比較模塊34根據(jù)存儲空間情況提供 一個閾值，讀取傳來記錄中的數(shù)據(jù)大小和虛擬機鏡像文件大小，將刪除數(shù)據(jù)大小與虛擬機 鏡像文件大小的比值與閾值比較，如超過閾值，則將對應鏡像文件的位置和虛擬地址集存 入虛擬地址緩沖區(qū)35。此外，閾值比較模塊中的閾值在每次刪除執(zhí)行模塊4每次進行刪除 前，將根據(jù)存儲情況實時調(diào)整。本實例中閾值的初始值為磁盤可用空間占用率大小，當磁盤 可用空間占用率增加時，閾值線性增加，當磁盤空間占用率減少時，閾值減半。虛擬地址緩 沖區(qū)35負責緩沖鏡像文件位置和虛擬地址集，并等待刪除執(zhí)行模塊4讀取。如圖6所示，從功能原理上，刪除執(zhí)行模塊4包含虛擬地址解析器41和廢棄空間 回收模塊42。虛擬地址解析器41讀取虛擬地址緩沖區(qū)35中的記錄，根據(jù)對應的虛擬鏡像 文件的格式，將虛擬地址轉(zhuǎn)換為廢棄數(shù)據(jù)在鏡像文件中的偏移位置，最后啟動廢棄空間回 收模塊42。廢棄空間回收模塊42利用文件系統(tǒng)的布局和廢棄數(shù)據(jù)的偏移位置，找到廢棄數(shù) 據(jù)塊對應的邏輯地址，然后釋放廢棄數(shù)據(jù)塊的邏輯地址與對應的物理地址間的映射，從而 回收虛擬機鏡像文件的廢棄空間。如圖7所示，刪除執(zhí)行模塊4靈活運用虛擬地址解析器41和廢棄空間回收模塊42 之間的協(xié)作回收鏡像文件的廢棄空間流程。當虛擬地址緩沖區(qū)35有新的數(shù)據(jù)更新，虛擬地 址解析器41讀取虛擬地址緩沖區(qū)35的虛擬地址集并存入一個數(shù)組，首先讀入第一個虛擬 地址，利用虛擬機鏡像文件的格式將虛擬地址轉(zhuǎn)化為在鏡像文件中的偏移位置，并將該偏 移位置設置為當前廢棄數(shù)據(jù)的起始偏移位置，然后循環(huán)的讀入每一個虛擬地址，并轉(zhuǎn)換為 在鏡像文件中的偏移位置，假如當前的偏移位置與上一個偏移位置相差一個塊的大小，則 將距離當前偏移位置一個塊字節(jié)數(shù)的偏移位置設置為當前廢棄數(shù)據(jù)的終結(jié)位置，并繼續(xù)讀 取下一個虛擬地址；假如不是，則將則將距離上一個偏移位置一個塊字節(jié)數(shù)的偏移位置設 置為當前廢棄數(shù)據(jù)的終結(jié)位置，然后，廢棄空間回收模塊42利用文件系統(tǒng)布局，找到當前 廢棄數(shù)據(jù)對應的廢棄數(shù)據(jù)塊的邏輯地址，并釋放廢棄數(shù)據(jù)塊邏輯地址與對應的物理地址間 的映射，當回收廢棄數(shù)據(jù)塊后，將當前的偏移位置設置為新的廢棄數(shù)據(jù)的起始位置，讀取下 一個虛擬地址。這個循環(huán)持續(xù)到虛擬地址數(shù)組中的虛擬地址全部讀出。根據(jù)流程圖7所 示，刪除執(zhí)行模塊4在不需要暫停客戶虛擬機運行的情況下能夠成功回收虛擬機鏡像文件 的廢棄空間。實例為了驗證本發(fā)明系統(tǒng)的可行性和有效性，在真實環(huán)境下配置本發(fā)明系統(tǒng)，對三個 虛擬機鏡像文件進行實驗。服務器裝載Xen虛擬機平臺，基于三個虛擬機鏡像文件創(chuàng)建了 三臺客戶虛擬機，三個客戶虛擬機分別安裝ext3文件系統(tǒng)和Rehat5操作系統(tǒng)，ext2文件 系統(tǒng)和Redhat5操作系統(tǒng)，Windows操作系統(tǒng)，詳細實驗環(huán)境配置如表1所示。
在Xen的優(yōu)先權(quán)宿主上部署的服務插件有信息決策模塊3和刪除執(zhí)行模塊4，在三 個客戶虛擬機中部署的服務插件有刪除操作監(jiān)控模塊1和刪除信息檢測模塊。在三個客戶虛擬機中分別執(zhí)行刪除文件操作，前端監(jiān)控部分捕獲到刪除操作，并 獲取待刪除數(shù)據(jù)的節(jié)點，假如節(jié)點有效，則獲取待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集，待刪除數(shù) 據(jù)在客戶虛擬機中刪除后，前端監(jiān)控將包含待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集，以及客戶虛 擬機IP地址的刪除信息傳給位于優(yōu)先權(quán)宿主的后端處理部分，后端處理部分將傳來刪除 信息存入刪除信息數(shù)據(jù)庫中，然后逐條取出記錄進行解析。后端根據(jù)預存的客戶虛擬機IP 地址和虛擬機鏡像文件映射關(guān)系找到客戶虛擬機對應的虛擬機鏡像文件，將刪除數(shù)據(jù)大小 與虛擬鏡像文件大小的比值同閾值相比較。假如比值超出閾值，后端處理部分找到虛擬地 址集對應的虛擬機鏡像文件中廢棄數(shù)據(jù)，回收虛擬機鏡像文件的廢棄空間。表1實驗配置環(huán)境
權(quán)利要求
一種虛擬機鏡像文件的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，包括位于客戶虛擬機內(nèi)的獲取刪除信息的前端監(jiān)控部分，及位于優(yōu)先權(quán)宿主內(nèi)的依據(jù)刪除信息回收虛擬機鏡像文件廢棄空間的后端處理部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，其特征在于，所述前端監(jiān)控部分包 括刪除操作監(jiān)控模塊(1)和刪除信息檢測模塊(2)，刪除操作監(jiān)控模塊(1)捕獲用戶刪除操 作，獲取待刪除數(shù)據(jù)的大小及其虛擬地址集，并將這些信息傳送給刪除信息檢測模塊(2)， 刪除信息檢測模塊(2)在客戶虛擬機中按照虛擬地址集確認待刪除數(shù)據(jù)是否已被刪除，若 已刪除，則將待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集作為刪除信息傳遞給后端處理部分；所述后端處理部分包括信息決策模塊(3)和刪除執(zhí)行模塊(4)，信息決策模塊(3)接收 來自刪除信息檢測模塊⑵的待刪除數(shù)據(jù)大小和虛擬地址集，根據(jù)待刪除數(shù)據(jù)大小和物理 存儲情況，決定是否回收待刪除數(shù)據(jù)對應在虛擬機鏡像文件中的廢棄數(shù)據(jù)，若決定回收，則 將刪除數(shù)據(jù)的虛擬地址集傳送給刪除執(zhí)行模塊(4)；刪除執(zhí)行模塊(4)將虛擬地址集轉(zhuǎn)化 為虛擬機鏡像文件中對應的廢棄數(shù)據(jù)的位置信息，依據(jù)該位置信息獲取邏輯地址，去除邏 輯地址與物理地址的映射關(guān)系實現(xiàn)廢棄數(shù)據(jù)塊回收，并將當前物理存儲情況反饋給信息決 策模塊⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，其特征在于，所述刪除信息監(jiān)控模 塊(1)包括操作過濾模塊(11)和信息獲取模塊(12)；操作過濾模塊(11)執(zhí)行刪除操作捕獲并傳給信息獲取模塊(12)；信息獲取模塊(12)根據(jù)刪除操作獲取待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集，并將這些信 息傳給刪除信息檢測模塊(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，其特征在于，所述刪除信息檢測模 塊(2)包括安全檢測模塊(21)、信息緩存區(qū)(22)和信息發(fā)送模塊(23)；安全檢測模塊(21)在客戶虛擬機中按照虛擬地址集確認待刪除數(shù)據(jù)是否已被刪除， 若已刪除，則將待刪除數(shù)據(jù)的大小和虛擬地址集作為刪除信息存入信息緩存區(qū)(22)，同時 啟動信息發(fā)送模塊(23)；信息緩存區(qū)(22)用于緩存有效的刪除信息，等待信息發(fā)送模塊(23)讀取后，清空該信息；信息發(fā)送模塊(23)信息發(fā)送模塊從信息緩存區(qū)(22)讀取最新刪除信息并傳送給所述 信息決策模塊(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢棄空間動態(tài)回收系統(tǒng)，其特征在于，所述信息決策模塊(3) 包含信息接收模塊(31)、刪除信息數(shù)據(jù)庫(32)、信息解析模塊(33)、閾值比較模塊(34)和 虛擬地址緩沖區(qū)(35)；信息接收模塊(31)接收來自刪除信息檢測模塊(2)的刪除信息，將刪除信息存入刪除 信息數(shù)據(jù)庫(32)；刪除信息數(shù)據(jù)庫(32)用來存儲刪除信息，每條刪除信息記錄包含待刪除數(shù)據(jù)的大小 及其虛擬地址集；信息解析模塊(33)讀取刪除信息數(shù)據(jù)庫(32)的記錄，獲取預存的虛擬機鏡像文件的 位置和大小，將這些鏡像文件相關(guān)信息與刪除信息一起傳給閾值比較模塊(34)；閾值比較模塊(34)將待刪除數(shù)據(jù)與鏡像文件大小的比值與閾值作比較，決定是否回收鏡像文件廢棄空間，如比值大于閾值，則啟動刪除執(zhí)行模塊(4)，并將虛擬地址集和鏡像 文件位置信息存入虛擬地址緩沖區(qū)(35)；虛擬地址緩沖區(qū)(35)用于緩存鏡像文件位置信息和待刪除數(shù)據(jù)的虛擬地址集。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述廢棄空間的動態(tài)回收系統(tǒng)，其特征在于，所述刪除執(zhí)行模塊(4) 包含虛擬地址解析器(41)和廢棄空間回收模塊(42)；虛擬地址解析器(41)接收來自信息決策模塊(3)的虛擬地址集，根據(jù)虛擬機鏡像文件 格式，將虛擬地址集轉(zhuǎn)化為在虛擬機鏡像文件中對應的廢棄數(shù)據(jù)的位置信息，并傳送給廢 棄空間回收模塊(42)；廢棄空間回收模塊(42)根據(jù)文件系統(tǒng)的布局和來自虛擬地址解析 器(41)的位置信息，找到該位置信息的邏輯地址，去除邏輯地址與對應的物理數(shù)據(jù)塊間的 映射實現(xiàn)數(shù)據(jù)塊回收。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種虛擬機鏡像文件的廢棄空間的動態(tài)回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用前后端交互結(jié)構(gòu)，其中前端監(jiān)控部分捕獲客戶虛擬機內(nèi)的刪除信息，它通過刪除操作監(jiān)控模塊和刪除信息檢測模塊實現(xiàn)；后端處理部分根據(jù)刪除信息和當前物理存儲情況，回收虛擬機鏡像文件中的廢棄空間，它通過信息決策模塊和廢棄空間回收模塊實現(xiàn)。本發(fā)明動態(tài)地回收虛擬機鏡像文件的廢棄空間，提高了磁盤空間利用率，保證了虛擬化環(huán)境下足夠的物理存儲以及用戶的利益。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅保證了客戶虛擬機的服務，而且無需重新掃描虛擬機鏡像文件，還可以根據(jù)物理存儲情況實時調(diào)整回收策略，提高了系統(tǒng)的高效性和靈活性，保證了系統(tǒng)的動態(tài)性和低耗費，資源使用的透明性。
文檔編號G06F12/02GK101986284SQ20101053274
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者凌笑, 吳松, 石宣化, 金海 申請人:華中科技大學