面向桌面虚拟化分布式镜像存储的研究

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1、ThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAResearchonDistributedImageStorageforDesktopVirtualizationCandidate：JiangYueMajor：ComputerSystemArchitectureSupervisor：Prof.JinHaiHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074

2、,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权

3、华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文不保密□。属于（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要传统的NAS（Network-attachedStorage）、SAN（StorageAreaNetwork）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（Googl

4、eFileSystem）、PVFS（ParallelVirtualFileSystem）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/OutputOperationsPerSecond）；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。

5、桌面虚拟化镜像分布式存储系统由VMS（VirtualMachineStorage）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（CopyOnWrite）B+树设计。为了提升数据服务

6、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。关键字：桌面虚拟化，分布式存储，虚拟机镜像，镜像快照I华中科技大学硕士学位论文AbstractDuetonetworkbandwidthlimit,poorscala

7、bilityandhighcost,traditionalNAS、SANcanonlysupportsmall-scaleusers.ThedistributedstoragesolutionssuchasGFS、PVFSandotherstoragesystemsarelowcost,scalabilityandmassstorage,butonlyaredesignedforspecificapplicationscenariosandtheycan’tmeettheneedsofdesktopvirtualization

8、storage.DesktopvirtualizationimagedistributedstoragesystemisdesignedfortheI/Ocharacteristicsofdesktopvirtualization,anditprovidelowcostand