基于快照的虛擬磁盤鏡像檢查點(diǎn)系統(tǒng).pdf

1、虛擬化技術(shù)的發(fā)展使得在虛擬機(jī)級(jí)別實(shí)現(xiàn)檢查點(diǎn)/重啟從而為虛擬機(jī)提供容錯(cuò)支持成為可能。通過建立單虛擬機(jī)檢查點(diǎn)系統(tǒng)提高虛擬機(jī)可靠性,減少運(yùn)算損失,為構(gòu)造其他容錯(cuò)軟件,和建立整個(gè)集群環(huán)境并行檢查點(diǎn)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。一個(gè)單虛擬機(jī)全系統(tǒng)的完整檢查點(diǎn)狀態(tài)應(yīng)包括VCPU寄存器信息,內(nèi)存信息,磁盤信息等,然而,在當(dāng)前Xen內(nèi)置檢查點(diǎn)機(jī)制中,并未涉及磁盤狀態(tài)的備份。為保證虛擬機(jī)持久狀態(tài)與瞬時(shí)狀態(tài)的一致性,虛擬機(jī)的磁盤狀態(tài)信息也應(yīng)該做備份。
　　虛擬鏡像

2、檢查點(diǎn)系統(tǒng)提供了一種可與Xen內(nèi)置檢查點(diǎn)結(jié)合的方案來共同保存完整虛擬機(jī)狀態(tài)。虛擬磁盤鏡像檢查點(diǎn)采用磁盤快照的方式實(shí)現(xiàn)。它通過更新引用計(jì)數(shù)和保存磁盤的一級(jí)表的形式建立磁盤檢查點(diǎn)。更新引用計(jì)數(shù)保證了檢查點(diǎn)的所有磁盤塊的引用計(jì)數(shù)不等于0,所以只要磁盤檢查點(diǎn)不被刪除,這些磁盤塊就不會(huì)被清理。保存磁盤的一級(jí)表即保存了某瞬時(shí)狀態(tài)下的磁盤尋址情況。在恢復(fù)檢查點(diǎn)時(shí),只需再次更新磁盤塊的引用計(jì)數(shù),將之前保存的一級(jí)表寫入到當(dāng)前一級(jí)表即可。另外,在引入快照技

3、術(shù)之后,虛擬磁盤鏡像檢查點(diǎn)系統(tǒng)還通過虛擬磁盤鏡像文件簇引用計(jì)數(shù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和簇的分配與回收的管理優(yōu)化降低了磁盤檢查點(diǎn)設(shè)置的時(shí)間開銷。同時(shí),也提出了一種扇區(qū)粒度的寫前復(fù)制的方案解決每次訪問鏡像要轉(zhuǎn)換成一個(gè)簇的問題,從而降低了建立快照之后寫操作帶來的磁盤空間開銷。
　　虛擬磁盤鏡像檢查點(diǎn)系統(tǒng)基于Xen虛擬化平臺(tái)實(shí)現(xiàn),用戶層工具采用python編寫,內(nèi)核層功能模塊采用C語言編寫。通過功能測試可以看出,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)出錯(cuò)后的磁盤狀態(tài)