一种高效的虚拟机磁盘快照系统

提出了一种带缓存的虚拟机磁盘快照系统(LiveDiskSnap),以支持不停机的虚拟机磁盘快照.通过在虚拟机监控器层加入了缓存块设备驱动,并采用写时重定向技术,使得快照中无需中断虚拟机的运行,同时保证了快照前后虚拟机磁盘状态的一致性.实验结果表明,LiveDiskSnap可在虚拟机不停机的情况下进行磁盘快照,且快照过程中的平均性能损失小于8％.     

快照系统SsMirror的设计与实现

快照是保证数据可用性的一种重要方法。磁盘存储子系统层次快照系统SsMirror支持全量快照和增量快照,该文介绍了它的设计思想和系统模块构成。SsMirror采用写前拷贝处理写请求和I/O后台拷贝技术,保证了系统的高效实现。     

基于写前拷贝CoW的完全快照系统SsMirror设计

磁盘存储子系统层次快照系统SsMirror支持全量快照和增量快照,该文介绍了它的总体设计思想,分析了系统设计的关键数据结构,以及基于写前拷贝技术处理写请求;最后分析了影响系统的因素。     

面向多虚拟机的分布式存储系统

通过分析虚拟桌面系统对存储系统的要求,设计并实现了面向多虚拟机的分布式存储系统——虚拟机存储系统(virtual machine storage,VMStore)。分布式技术具有灵活性和可扩展性,因此采用分布式技术提高多虚拟机存储系统的吞吐率。在元数据管理中采用直接块索引结构以获得更好的快照性能,并采用去冗余技术减少多虚拟机镜像之间的冗余数据。实验结果显示存储系统具有较好的吞吐能力,且快照和去冗余的开销对整个系统的影响较小。     

基于设备的容灾备份方案的研究

快照技术是产生在线热备份的重要技术手段,存储子系统中使用快照技术能够有效地缩短复制操作造成的停机时间。在分析现有各种快照系统和容灾备份系统的需求基础上,本文提出了一种基于磁盘的容灾备份系统体系结构,分为快照驱动、本地服务器和远程服务器三个主要组成部分,并在AIX平台上进行了实现。     

面向OpenStack/Ceph的虚拟机备份系统研究

针对OpenStack面临的虚拟机容灾备份问题,提出了一种基于Ceph存储快照的虚拟机容灾备份系统,备份时对虚拟机存储在Ceph中的磁盘生成快照,再根据备份要求计算有效数据或者变化数据,保存虚拟机的配置信息以及磁盘数据,恢复时自动创建相同配置的虚拟机并将当前快照点的磁盘数据恢复到该虚拟机中.实验表明,该方法比OpenStack的快照备份方法能有效节省备份时间和存储空间,并且可以实现后者不具有的增量备份、多磁盘备份等功能.     

面向QEMU的分布式块存储系统的设计与实现

计算系统虚拟化是当前的主流趋势,然而为虚拟机磁盘提供存储的现有后端系统常直接沿袭分布式文件系统的设计,导致一系列虚拟磁盘I/O场景下不必要的开销。提出的COMET系统,是一个面向QEMU的分布式块存储系统。它基于Proactor模式,针对虚拟磁盘I/O特性扬弃文件系统的语义并在数据读写与一致性等方面采用精简合理的设计,尽可能缩短I/O路径,在具备线性扩展能力、高可用性的同时,实现了写时复制的磁盘快照和写时复制的磁盘克隆等创新功能。测试数据表明,COMET在部分I/O场景下拥有足以媲关乃至超越成熟开源系统的性能。     

一种新的基于SAN的SNAPSHOT设计与实现

快照技术是实现在线热备份的重要技术手段，也是进行数据迁移和远程镜像的重要的技术组成．提出并实现了一种与操作系统平台无关的快照系统，通过在设定快照情况下以100-2000MB数据量进行COW操作和无快照情况下的写命令的完成时间，以及同LVM快照系统进行了快照创建时间延迟的比较，表明本文实现的快照系统在缩短快照创建延迟、处理写命令上具有更好的性能．     

一种新的复合快照技术的研究与设计

针对当前镜像分离技术占用存储空间大、快照数量受限且无法解决系统逻辑错误,以及写前拷贝技术与重定向写技术因共享源卷数据而无法解决磁盘物理损坏造成的数据丢失问题,有效结合镜像分离技术与重定向写技术的优点,设计一种复合快照机制。既保留源数据卷的全备份,解决快照数量限制的问题,又完整地保存了增量快照数据,实现了应用复合快照技术的数据保护系统兼备了数据容错与容灾能力。     

基于DCD的块设备快照系统

提出了一种块设备快照系统SSDCD（snapshot system on DCD）：通过引入DCD（Disk Caching Disk）技术并加以改进,采用COW（copy on write）的方式,在设备驱动层实现了快照功能,缓解了快照后小写数据的读写对系统的影响,得到了很好的I/O性能.SSDCD系统没有改变文件系统和磁盘数据结构,因而具有很强的适应性.     

虚拟机管理器中面向虚拟块设备的一种通用快照扩展机制

基于虚拟机环境下虚拟块设备多样性的特点以及对高可用、容错等能力的需求,本文针对目前主流的虚拟机体系结构,提出了一种在虚拟机管理器中为虚拟块设备扩展通用快照功能的机制,能够为虚拟机环境下的多种虚拟块设备提供统一和可扩展的快照服务,有效避免了大幅修改底层的多种具体的虚拟块设备驱动。基于Linux平台,为QEMU扩展了通用的快照功能,验证了快照扩展机制的可行性,并通过实验测试分析了快照对虚拟机性能的影响。     

虚拟机备份机制研究

虚拟机是近年来的学术研究热点,其为客户操作系统提供了底层物理机器的抽象,是构成虚拟计算环境的核心之一。本文介绍了虚拟机的备份机制,具体介绍了常用虚拟机备份方法,虚拟机监视器VMM层次的快照、克隆、记录日志、迁移等备份方法以及大型数据中心的备份机制。本文比较了客户操作系统层次、VMM层次、虚拟机外部三个层次的虚拟机备份方法,总结了存在的问题,并探讨了未来的发展趋势。     

基于TDI的网络虚拟磁盘驱动研究与实现

应个人网络存储应用的需要,研究和开发网络虚拟存储系统。实现这种系统的关键是开发网络虚拟磁盘驱动。通过介绍在Windows NT内核模式下设计虚拟磁盘驱动的详细原理,分析和研究网络虚拟磁盘驱动的设计与实现。开发过程中,调用TDI(Transport Driver Interface)函数,实现了网络虚拟磁盘驱动的网络功能。使用此方法开发虚拟存储系统,由于是基于Windows内核的开发,所以网络传输效率较高;另外,基于此技术的虚拟存储系统,没有改变用户的使用习惯,所以大大方便了用户的使用。     

磁盘数据备份中快照技术的研究

如何确保数据库系统的高可靠性和高可用性是一个有现实意义的研究课题。对基于磁盘系统的数据级异地容灾备份问题做了深入研究,针对传统磁盘数据备份方案的缺点,设计了快照方案进行磁盘数据备份,同时引入一个连接磁盘,通过这样的一个连接磁盘,可以方便地访问到一系列的快照磁盘,提高速度及其效率。     

虚拟磁盘服务软件框架设计

虚拟磁盘技术是数据存储虚拟化技术的一个重要组成部分。当前,开发新型虚拟磁盘驱动需要涉及到较多的操作系统内核编程,这对开发人员提出了较高的要求。研究了一种通用的虚拟磁盘服务软件的实现框架,此框架可对操作系统内核提供标准块设备接口,对用户态服务进程提供一组标准服务接口用于实现服务的注册和请求/应答的传递,从而实现了操作系统内核模块的通用性。最后,基于Linux的NBD驱动实现的原型系统验证了工作的实用性。     

虚拟机文件取证分析

介绍VMware Workstation软件常见的虚拟机磁盘文件结构及其含义,提出一种符合司法要求的虚拟机文件取证方法。通过直接扫描虚拟机文件,依据虚拟硬盘分区文件类型的存储结构定位虚拟机磁盘文件的虚拟主机的相应扇区,获取证据。以虚拟硬盘分区文件系统NTFS为例进行说明,探讨在虚拟机下进行计算机取证的策略。     

基于重复数据删除的虚拟桌面存储优化技术

虚拟桌面基础架构依靠数据中心海量的云基础设施,为用户按需提供虚拟桌面部署所需的软硬件资源,但同时面临存储资源利用率低和虚拟机启动慢的困境.针对虚拟桌面存储中具有大量数据冗余的特性,采用重复数据删除技术缩减虚拟桌面基础架构的存储空间需求;并利用服务器本地磁盘缓存以及共享存储池内的固态硬盘来优化虚拟机的启动性能.通过原型实现,发现相比于基于内容分块的策略,静态分块策略更适合虚拟桌面存储进行重复数据删除,最优的分块大小为4KB,并能够缩减85%的存储空间容量;通过服务器本地磁盘缓存和基于闪存的固态硬盘进行I/O优化,虚拟机的启动速度能够获得35%的提升.