[发明专利]一种虚拟机镜像文件的废弃空间动态回收系统

说明书

技术领域

本发明属于计算系统虚拟化技术领域，具体涉及一种虚拟机镜像文件的废弃空间动态回收系统。

背景技术

当前，社会越来越强调节约和资源的有效利用，因此虚拟化技术引起了工业界的广泛关注，虚拟化基础设施的研究和建设也得到了快速的发展。因为磁盘不仅具有高的存储密度，而且通过网络附加存储还具有共享性，所以存储虚拟化的关注度比内存和CPU的虚拟化等其他资源的虚拟化的关注度小。但是随着云计算的引入，虚拟机对存储空间的需求量成指数上升，与存储虚拟化的相关的存储容量高效利用成为业界关注焦点。

在以虚拟磁盘为主要存储形式的虚拟化环境中，位于物理磁盘上的虚拟机镜像文件是虚拟磁盘的存储介质。优先权宿主根据虚拟机监控器传来的信息管理和访问虚拟机镜像文件。因此，虚拟机镜像文件根据虚拟机监控器的信息完整保存用户在虚拟机中的全部数据。但是虚拟机和虚拟机监控器之间的语义隔离性使得优先权宿主不能获得虚拟机中的删除操作信息，导致虚拟机中已删除的数据仍然保存在虚拟机镜像文件中。这些位于镜像文件中的废弃数据永久性占据物理磁盘空间，导致存储空间利用率低下。

在云计算环境中，虚拟机镜像文件对存储容量的需求也成指数增长，同时，虚拟机镜像文件的废弃数据也呈指数增长。考虑到增加存储将带来高额的成本开销，例如维护，制冷和空间的开销，为大规模虚拟机服务的数据中心不可能无限地扩展存储满足虚拟机对存储需求。然而，在存储资源有限情况下，不断增长的镜像文件的废弃空间长期占据磁盘空间，导致没有足够的空间分配给新的虚拟机。另一方面，根据使用物理存储的时间和占用的物理磁盘空间付费，用户不得不为已经删除的数据持续付费。在这一背景下，为虚拟机镜像文件的管理提供废弃空间的回收显得尤为重要，这样不仅提高磁盘空间利用率和虚拟化存储的高效性，而且保证了用户的利益。

目前威睿，微软，IBM在虚拟机镜像文件的存储管理方面提供废弃空间回收的功能。这些方法通过压缩镜像文件方式释放废弃数据，从而提高磁盘空间利用率。但是这些方法都必须在中断虚拟机的服务情况下启动，并在用户参与下运行，这样极大地影响了虚拟机的可用性。当然目前也存在不影响虚拟机可用性的废弃空间回收机制，例如Parallax虚拟机集群文件系统提供的垃圾空间回收器。Parallax的垃圾空间回收器利用检查点实时记录用户的删除操作，通过扫描一遍镜像文件的检查点，找到对应的检查点后回收废弃空间。该系统除了需要保存删除操作记录，还必须花费时间去扫描和检索删除检查点，这样将带来不必要的空间和时间开销。

发明内容

本发明针对现有虚拟机环境中废弃数据回收技术的不足，提出一种虚拟机镜像文件的废弃空间动态回收系统，该系统灵活性高，通过监控客户虚拟机中删除操作，优先权宿主动态回收虚拟机镜像文件的废弃数据占据的空间，保证了虚拟机服务质量，最大程度地提高存储空间利用率。

一种虚拟机镜像文件的废弃空间动态回收系统，包括位于客户虚拟机内的获取删除信息的前端监控部分，及位于优先权宿主内的依据删除信息回收虚拟机镜像文件废弃空间的后端处理部分。

所述前端监控部分包括删除操作监控模块1和删除信息检测模块2，删除操作监控模块1捕获用户删除操作，获取待删除数据的大小及其虚拟地址集，并将这些信息传送给删除信息检测模块2，删除信息检测模块2在客户虚拟机中按照虚拟地址集确认待删除数据是否已被删除，若已删除，则将待删除数据的大小和虚拟地址集作为删除信息传递给后端处理部分；

所述后端处理部分包括信息决策模块3和删除执行模块4，信息决策模块3接收来自删除信息检测模块2的待删除数据大小和虚拟地址集，根据待删除数据大小和物理存储情况，决定是否回收待删除数据对应在虚拟机镜像文件中的废弃数据，若决定回收，则将删除数据的虚拟地址集传送给删除执行模块4；删除执行模块4将虚拟地址集转化为虚拟机镜像文件中对应的废弃数据的位置信息，依据该位置信息获取逻辑地址，去除逻辑地址与物理地址的映射关系实现废弃数据块回收，并将当前物理存储情况反馈给信息决策模块3。

所述删除信息监控模块1包括操作过滤模块11和信息获取模块12；操作过滤模块11执行删除操作捕获并传给信息获取模块12；信息获取模块12根据删除操作获取待删除数据的大小和虚拟地址集，并将这些信息传给删除信息检测模块2。