面向桌面虚拟化的分布式镜像存储研究

发布时间：2019-05-29 06:17

【摘要】：传统的NAS（Network-attached Storage）、SAN（Storage Area Network）存储系统由于网络带宽有限，可扩展性不佳及其昂贵的成本，使其只能支持中小规模的用户。而现有分布式存储解决方案如GFS（Google File System）、PVFS（Parallel VirtualFile System）等存储系统，，虽然成本低廉，可扩展性好，支持大规模存储，但只是针对于特定的应用场景设计，并不能满足桌面虚拟化磁盘镜像存储需求。桌面虚拟化镜像分布式存储系统针对桌面虚拟化I/O特性设计，为桌面虚拟化提供廉价、可扩展的分布式存储系统。桌面虚拟化环境下I/O特性是小块随机I/O、高IOPS（Input/Output Operations Per Second）；同一台物理机上的多台虚拟机对根镜像频繁只读访问；快照是一个常用的操作，对一个镜像会做多级快照。桌面虚拟化镜像分布式存储系统由VMS（Virtual Machine Storage）驱动、元数据服务器、数据服务器、管理服务器组成。VMS驱动采用异步blktap驱动，并把频繁访问的只读根镜像数据块缓存在本地。VMS驱动对数据的寻址采用一致性哈希算法，不经过元数据服务器，因此大大降低了元数据服务器的访问压力。整个系统设计采用轻量级元数据服务器架构，结合了中心化设计和去中心化设计的优点。元数据服务器只记录镜像和快照的分布，并监控数据服务器的运行状态。虚拟机磁盘镜像格式采用COW（Copy On Write）B+树设计。为了提升数据服务器随机写的性能，先在日志中记录写操作，然后在内存中缓存写数据。当缓存达到一定阈值时，再把数据写入磁盘中。功能测试表明，桌面虚拟化镜像分布式存储系统提供了镜像分布式存储及镜像快照的功能，并提供WEB管理界面方便使用整个系统。性能测试表明，顺序读性能达到60MB/S，顺序写性能达到70MB/S，磁盘快照时间在1ms以内。读写性能及快照性能，能够满足桌面虚拟化使用需求。
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【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP333

【参考文献】