CN101387989A - 构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统，该系统包括计算机硬件装置和在计算机硬件装置上运行的软件单元，软件单元包括主域和客域，主域直接运行于计算机硬件装置上，主域含有虚拟机监视器，虚拟机监视器支撑着含有虚拟存储设备的虚拟机；客域运行于主域的虚拟机监视器所支撑的虚拟机上，并对虚拟存储设备进行访问；其创新之处是：该系统的主域中设有虚拟存储设备构建模块，该虚拟存储设备构建模块负责用主域管理的数据容器和/或数据容器片段构成虚拟存储设备，并对虚拟存储设备设置分区信息，以符合管理规范。本发明还提供一种构建基于分区管理的虚拟存储设备的方法。本发明能够灵活构建虚拟存储设备，提高了客域的可管理性。

Description

构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统及方法

技术领域

本发明涉及一种计算机虚拟化技术，确切地说，涉及一种构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统和方法，属于计算机存储虚拟化技术领域。

背景技术

目前，业界广泛应用的现代计算机的硬件都包含中央处理器(CentralProcessing Unit)、内存(Main Memory)和存储设备(Storage)。作为一种现代计算机，采用x86中央处理器的计算机发展非常迅速，x86中央处理器现在已经发展到了64位(被称为x86_64或x64)。这类计算机早已突破了个人使用的范畴，大量进入数据中心和工业控制等产业领域。因为这类计算机都采用x86(x64)体系结构的中央处理器，人们

这类计算机称为x86计算机。本发明也把这些计算机统称为x86计算机。

x86计算机中，最常见的存储设备是硬盘(Hard Disk Drive)。硬盘刚出现时，采用柱面-磁头-

区(Cylinder-Head-Sector)寻址方式。由于硬盘不断发展，硬盘容量的不断增大，后来硬盘改进为采用以

区为单位进行寻址，常用的是逻辑块寻址(Logical Block Addressing)方式，这里不再赘述。

x86计算机的硬盘是通过分区管理的，在一个硬盘上可以创建多个分区。分区管理有很多优势，例如：创建多个分区能够在不同的分区上安装相互独立的操作系统，从而实现单机的多操作系统支持。分区管理还可以实现数据的分区存放，在硬盘发生故障时，分区存放的数据可以降低数据损失的范围。

现在，业界已经对x86计算机上进行硬盘分区和在硬盘上记录分区信息形成了标准，分区信息有固定的格式并记录在硬盘上的特定位，在本发明中，

这些标准称为分区管理规范。x86计算机的硬盘分区管理通常采用两种规范：基于主引导记录MBR(Master Boot Record)的分区管理规范和基于全球统一标识符GUID(Globally Universal Identifier)分区表GPT(GUID Partition Table)的分区管理规范。其中，基于MBR的分区管理规范还可能使用扩展引导记录EBR(Extended Boot Record)来扩展硬盘支持的分区数量。本发明

只使用MBR的分区管理和同时使用MBR与EBR的分区管理统一称为基于MBR或MBR及EBR的分区管理。

参见图1，介绍最早获得业界普

应用的、与x86计算机的基本输入输出系统BIOS(Basic Input Output System)搭配的基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范。MBR位于整个硬盘的0柱面0磁头1

区(可视作硬盘的第一个扇区)。MBR中的硬盘分区表(Disk Partition Table)有四个记录硬盘分区信息的表项。硬盘的分区可以全是主分区，此时这四个表项最多可以记录四个主分区的信息；或者硬盘可以

有一个扩展分区，那么这四个表项最多可以支持三个主分区和一个扩展分区(如图1所示)。在扩展分区中使用EBR可以把该扩展分区进一步划分为多个逻辑分区。在EBR中的扩展分区表也有四个表项，但最多只用两个表项：一个表项用于记录与本EBR对应的逻辑分区的信息，另一个表项用于记录下一个EBR的信息；也就是说，多个EBR是链接成单向链表结构的。

主分区表表项和扩展分区表表项的结构完全相同。每一个表项记录着对应分区的各种属性，包括分区大小、分区起始

移地址和分区类型等信息。主分区表表项中的分区起始

移地址用于表示该表项对应分区(主分区或扩展分区)相对于整个硬盘起始位

的移地址；在扩展分区表中，记录对应逻辑分区信息的表项中的分区起始移地址用于表示该表项对应的逻辑分区相对于本扩展分区表

在的EBR起始位

的

移地址，而记录下一个EBR信息的表项中的分区起始

移地址则表示下一个EBR相对于扩展分区起始位

的

移地址。分区表表项中的分区类型有多种，其中一些类型表示该分区是一个扩展分区，更多的分区类型用于标识该分区上的文件系统类型，以便操作系统能够识别和访问分区中的数据。有些类型表示分区是隐藏的，在此不做赘述。

基本输入输出系统和基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范有很多局限，近年来业界发展了可扩展固件接口EFI(Extensible Firmware Interface)来替代基本输入输出系统，同时，作为可扩展固件接口标准一部分的基于GPT的分区管理规范也有替代基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的趋势。

参见图2，简单介绍基于GPT的分区管理规范。基于GPT分区管理的硬盘采用逻辑块寻址方式。硬盘的第一个区称为保护性主引导记录，其结构类似于基于MBR或MBR及EBR分区管理的硬盘的第一个

区，用于兼容原来的MBR。GPT包括一个分区表头和多个分区表表项(比如128个表项)。分区表头用于记录该硬盘的相关信息：包括硬盘的GUID、硬盘大小、分区表表项的起始位

和CRC校验和等。GPT的每个分区表表项记录一个分区的信息。另外，每个硬盘的GPT有两份：主GPT和辅GPT。通常情况下，主GPT在硬盘的开始部分，辅GPT则位于硬盘末尾作为主GPT的备份，以提高硬盘分区信息的安全性。

GPT分区表表项的结构也与MBR分区表表项不同，GPT分区表表项包括：分区类型GUID、分区GUID、分区起始的逻辑块寻址号、分区结束的逻辑块寻址号、属性标志以及分区名等。

需要说明的是，近年来，作为存储设备的固态硬盘(Solid State Disk)得到了越来越广泛的使用。为了保持兼容性，固态硬盘通常也是采用如同传统硬盘一样的分区管理规范。本发明不关心存储设备是什么具体种类，只要采用分区管理的存储设备都在本发明的适用范围以内。

通常的计算机系统中，计算机硬件和操作系统是紧密关联的。操作系统在启动以后，即拥有对所有计算机硬件资源的控制权；对于存储设备，操作系统就可以访问其中的

有分区和数据。计算机虚拟化技术的出现打破了计算机硬件和操作系统之间的强耦合关系。在计算机虚拟化技术中，被称为虚拟机监视器(Virtual Machine Monitor)的软件可以虚拟出多个独立的虚拟机(VirtualMachine)，每个虚拟机都有自己的虚拟中央处理器、虚拟内存和虚拟存储设备，并可以安装和运行操作系统，这种安装运行在虚拟机监视器上的操作系统称为客操作系统(Guest Operating System)。现在，虚拟机监视器技术已经发展了多种实现模型。下面，按照不同的体系结构，其分为两类作简要说明。

参见图3，介绍第一种基于主操作系统(Host Operating System)的模型，在计算机硬件上配设一个操作系统，它被称为主操作系统。虚拟机监视器运行在该主操作系统上，并支撑着一个或多个虚拟机(图示结构只有一个虚拟机)，虚拟机上运行的操作系统被称为客操作系统。主操作系统可以是通用的操作系统，例如现在广泛使用的Windows操作系统；在有些实现模型中，主操作系统是一个专用的操作系统，其主要功能就是运行虚拟机监视器，人们把这种操作系统和虚拟机监视器合称为超级监视器(Hypervisor)。

参见图4，介绍第二种虚拟机监视器

接运行在计算机硬件上的模型，在虚拟机监视器上运行的特权的操作系统可以

接访问存储设备和其他计算机硬件资源，这个操作系统被称为特权操作系统，虚拟机监视器之上运行的其他操作系统不能

接访问存储设备，这些操作系统是客操作系统。

虽然上述两种模型在结构和实现方式上都有明显的不同，但是，在本发明技术范畴内，不关心这些差异，而是

这两种模型的虚拟化计算机系统中的软件都抽象为两种部件：主域和客域。在第一种基于主操作系统的模型里，主操作系统对计算机硬件执行控制，并管理存储设备，提供虚拟机以支撑运行客操作系统；本发明

该主操作系统称为主域，

客操作系统称为客域。同样地，在第二种模型中，特权操作系统和虚拟机监视器组合在一起作为主域，客操作系统为客域。在图3和图4中，分别用粗虚线的方框划定了上述两种虚拟化计算机系统模型中主域的结构部件组成范围。

在虚拟化的计算机系统中，主域通常用其自身管理的数据容器或数据容器片段构成虚拟机的虚拟存储设备。

述数据容器是由主域管理的、用于存储数据的实体，包括硬盘或固态硬盘等存储设备、存储设备分区、卷(Volume)、设备文件或一般文件等。需要说明的是，数据容器(或数据容器片段)还能够组合成复合数据容器。参见图5所示，主域下的四个独立的数据容器：一般文件A、硬盘分区B、设备文件C、一般文件D，在图5中，A、B、C的中间片段和D共同组成了一个用作虚拟存储设备的复合数据容器。诚然，复合数据容器本身也是一种数据容器，可以继续参与组合，进而形成更为复杂的复合数据容器。本发明把独立的数据容器和复合数据容器都统称为数据容器。

现代操作系统中，存储映射技术已经是一种比较成熟、并获得广泛应用的实现复合数据容器的先进技术。例如，一般的GNU/Linux系统中的设备映射器(Device Mapper)技术就是一种广泛使用的实现复合数据容器的映射技术。在GNU/Linux系统的设备映射器技术中，除了能把数据容器或数据容器片段灵活地映射组成新的复合数据容器之外，还可以在整个数据容器或数据容器片段上使用写时拷贝(Copy-On-Write)或写时重定向(Redirect-On-Write)等技术，用于实现数据容器或数据容器片段的快照(Snapshot)，进而实现数据容器或数据容器片段的备份、

复和克隆等功能。因为设备映射器技术及其功能已经为众所周知，在此不再赘述；需要说明的是，主域既可以把单个数据容器或数据容器片段构建为虚拟机的虚拟存储设备，也可以根据需要把多个数据容器或数据容器片段组合构建为虚拟机的虚拟存储设备(参见图5)，并且，主域使用快照作为数据容器或数据容器片段来构建虚拟存储设备也是可以的。

根据上述，可以看出：虽然主域自身已可灵活构建虚拟机的虚拟存储设备，但是，要真正实现主域灵活构建虚拟存储设备，还必须解决下面几个问题。

首先，在安装虚拟化的计算机系统时，通常先安装主域，然后安装客域。具体地说，先在计算机硬件上安装主域(即

主域的静态镜像保存于存储设备)，然后启动主域并在虚拟机监视器支撑的虚拟机上安装客域(即客域的静态镜像保存于虚拟存储设备)。例如在图5中，假设客域已经安装在虚拟存储设备上，并在虚拟存储设备上建立了三个主分区(如图5

示)，其中主分区1实际存储在数据容器A和B上，主分区2实际存放在数据容器B和C上，而主分区3实际存放在数据容器D上。此时，如果主域简单地把数据容器E

接放到数据容器C和数据容器D之间形成新的虚拟存储设备时，就会产生问题，这是因为原来的虚拟存储设备上记录的分区信息与原来的虚拟存储设备上的分区结构是一致的，但是，它与增加数据容器E后重新生成的虚拟存储设备的分区结构就不一致了。原来的虚拟存储设备上安装的客域就不能在该虚拟存储设备被改变后的虚拟机上正常工作。

还有，现在的很多计算机系统通常都没有虚拟化，这种计算机系统上安装的操作系统称为物理操作系统，物理操作系统启动后可访问整个存储设备。随

虚拟化的流行，一个重要的课题是如何在没有虚拟化的计算机上安装主域，然后把存储设备上的物理操作系统

接变成客域。或者更准确地说，就是在主域启动后，主域把含有物理操作系统的静态镜像的数据容器(通常是存储设备分区或卷)

接或经数据容器的组合后作为虚拟机的虚拟存储设备，并且在虚拟机里引导该镜像作为客域来运行。参见图9所示的范例，硬盘上安装了四个主分区1、2、3和4，物理操作系统被安装在主分区1上，并使用主分区1、2和3。然后再主域安装在硬盘的主分区4上，假如希望原来的物理操作系统的镜像在虚拟机上作为客域运行时，仍然可以使用主分区1、2和3而主分区4是不可见的，那么主域只把原来的硬盘从开始的位

到主分区3结束位

的这段数据容器片段作为虚拟存储设备是不够的，这是因为硬盘上MBR分区表中的四个分区表表项中记录着四个主分区信息，这与主域构建的虚拟存储设备上三个主分区的实际情况也是不一致的。

基于上述说明，可获悉：如果主域的数据容器中已经

有了客域的数据(如在图5示例中，主分区1、2和3中的数据；在图9示例中，主分区1、2和3中的数据)，那么主域在生成或改变虚拟存储设备时，就不能简单地只构成虚拟存储设备，而必须使得虚拟存储设备中的分区信息与希望构建的虚拟存储设备的分区结构相互一致，并且符合分区管理规范。例如在图5示例中，在把数据容器E放到两个数据容器C和D之间构成新的虚拟存储设备的时候，就需要在MBR的主分区表中，记录主分区3的分区表表项中的分区起始

移地址进行修改，使其能够反映当前主分区3在新的虚拟存储设备中的位。同样地，在图9示例中，虚拟存储设备的分区表中的第四项应该设

为空，使得其分区信息与虚拟存储设备中的三个主分区的分区结构保持一致。

总之，如何更好地解决主域能够方便、灵活地构建虚拟机的虚拟存储设备，组成能够实际应用的虚拟化的计算机系统就成为业内科技人员关注的新焦点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统及方法。在本发明系统中，主域对存储设备和数据容器进行管理，根据需要灵活地设

数据容器或数据容器片段作为虚拟机的虚拟存储设备，并设虚拟机的虚拟存储设备上的分区信息，使其与虚拟存储设备的分区结构一致，从而较好地解决了现有技术的缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统，该系统包括：计算机硬件装

和在该计算机硬件装

上运行的软件单元，所述计算机硬件装

至少设有一个基于分区管理的存储设备，所述软件单元包括主域和客域，其中主域

有虚拟机监视器，该虚拟机监视器支撑的虚拟机包含有虚拟存储设备；主域

接运行于计算机硬件装

上，并对存储设备进行管理，客域运行于主域的虚拟机监视器

支撑的虚拟机上，并对虚拟存储设备进行访问；其特征在于：该系统的主域中设有虚拟存储设备构建模块，该虚拟存储设备构建模块利用主域管理的数据容器和/或数据容器片段构成虚拟存储设备，并负责对虚拟存储设备或构成虚拟存储设备的数据容器和/或数据容器片段设

基于分区管理规范的分区信息，使得该虚拟存储设备具有特定的分区管理结构。。

所述计算机硬件装

中的存储设备是硬盘或固态硬盘。

所述虚拟存储设备构建模块对其构建的

述虚拟存储设备设

符合分区管理规范的分区信息时，有两种方案：

所述虚拟存储设备构建模块在构成虚拟存储设备后，

接在该虚拟存储设备上设

分区信息；或者

接在构成虚拟存储设备的数据容器和/或数据容器片段的相应位

上设

分区信息，使得该虚拟存储设备的相应位

上具有相应的分区信息。

所述虚拟存储设备构建模块对虚拟存储设备设

的分区信息与所述计算机硬件装

的存储设备的分区信息采用相同的分区管理规范，即当

述存储设备的分区信息是基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范时，虚拟存储设备构建模块对虚拟存储设备设

的分区信息也是符合基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的；当

述存储设备的分区信息是基于GPT的分区管理规范时，虚拟存储设备构建模块对虚拟存储设备设

的分区信息也是符合基于GPT的分区管理规范的。

所述主域利用存储映射技术把数据容器和/或数据容器片段构成虚拟存储设备，并且在构成虚拟存储设备的数据容器和/或数据容器片段上能够使用快照。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种采用上述计算机系统构建基于分区管理的虚拟存储设备的方法，其特征在于：在构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统上，虚拟存储设备构建模块先读取计算机硬件装中存储设备的分区信息，生成相应的虚拟存储设备辅助文件，并

该虚拟存储设备辅助文件与

有存储设备分区数据的数据容器和/或数据容器片段组合构成虚拟存储设备；虚拟存储设备构建模块再对该虚拟存储设备设

符合分区管理规范的分区信息，且要使该分区信息与所构建的虚拟存储设备上的分区结构相互一致，并符合管理规范。

所述方法包括下列操作步骤：

(1)虚拟存储设备构建模块读取计算机硬件装

中存储设备的分区信息，该分区信息包括分区在所述存储设备上的位

信息；

(2)虚拟存储设备构建模块生成虚拟存储设备辅助文件；

(3)虚拟存储设备构建模块把虚拟存储设备辅助文件和含有存储设备分区数据的数据容器和/或数据容器片段组合构成虚拟存储设备。

所述步骤(2)中，虚拟存储设备构建模块在虚拟存储设备辅助文件中

接设

分区信息，以使在步骤(3)中生成的虚拟存储设备上的分区信息与虚拟存储设备上的分区结构保持一致。

所述步骤(3)中，所述虚拟存储设备构建模块是在生成虚拟存储设备后，再在虚拟存储设备上设

分区信息，使得分区信息与虚拟存储设备上的分区结构保持一致。

所述方法中设的分区信息是符合基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的，或者是符合GPT的分区管理规范的。

总之，本发明提供了一种能够适用于多种虚拟化计算机系统的方便、灵活地构建虚拟存储设备的计算机系统和方法，在本发明系统中，主域对存储设备和数据容器进行管理时，能够根据需要灵活设

数据容器或数据容器片段作为虚拟机的虚拟存储设备，并对虚拟机的虚拟存储设备设

分区信息，使该分区信息与虚拟存储设备的分区结构一致，从而较好地解决了现有技术的缺陷。因此，本发明能够大大提高客域的可管理性，具有很好的推广应用前景。

附图说明

图1是采用基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的存储设备分区结构示意图。

图2是采用基于GPT的分区管理规范的存储设备分区结构示意图。

图3是基于主操作系统实现的虚拟化计算机系统结构示意图。

图4是基于虚拟机监视器实现的虚拟化计算机系统结构示意图。

图5是由主域组成复合数据容器并构建虚拟存储设备的实施例示意图。

图6是本发明构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统的组成结构示意图。

图7是本发明构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统中客域对计算机硬件的存储设备进行访问的过程示意图。

图8是本发明计算机系统构建基于分区管理的虚拟存储设备的方法的操作步骤流程图。

图9是基于MBR的分区管理方式下，通过虚拟存储设备辅助文件和存储设备片段构建虚拟存储设备的实施例示意图。

图10是基于GPT的分区管理方式下，通过虚拟存储设备辅助文件和存储设备片段构建虚拟存储设备实现的实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

参见图6，介绍本发明构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统，该系统包括两个部分：计算机硬件装

和在该计算机硬件装

上运行的软件单元，其中计算机硬件装

300至少设有中央处理器301、内存302和一个基于分区管理的存储设备303(如硬盘或固态硬盘)。软件单元包括主域200和客域100两部分。主域200

接运行在计算机硬件300装

上，主域200

有虚拟机监视器204，该虚拟机监视器204支撑运行着虚拟机400。虚拟机400至少

有虚拟中央处理器401、虚拟内存402和基于分区管理的虚拟存储设备403，主域200对存储设备303进行管理。客域100运行在主域的虚拟机监视器204支撑的虚拟机400上，并对虚拟存储设备403进行访问。

本发明系统的创新之处是：该系统的主域200中除了设有存储映射访问模块202和数据容器访问模块203以外，还设有虚拟存储设备构建模块201。其中存储映射访问模块202负责根据数据容器到虚拟存储设备的映射构成规则，

客域对虚拟存储设备的访问请求中的访问地址转换为相对应的数据容器的相应位

后，该请求和地址信息一起转给数据容器访问模块，以便由数据容器访问模块203对该相应位的数据进行访问。虚拟存储设备构建模块201用于根据需要通过存储映射技术把主域200上的数据容器和/或数据容器片段组建构成为虚拟机400的虚拟存储设备403，并负责对虚拟存储设备403或构成虚拟存储设备403的数据容器和/或数据容器片段设

基于分区管理规范的分区信息，使得该虚拟存储设备403具有特定的分区结构。

虚拟存储设备构建模块201在用数据容器和/或数据容器片段来生成虚拟存储设备403时，还要把数据容器和/或数据容器片段到虚拟存储设备的构成规则通知给存储映射访问模块202。这样，存储映射访问模块202就能够根据虚拟存储设备构建模块201定义的数据容器和/或数据容器片段到虚拟存储设备的映射构成规则，实现虚拟存储设备403到数据容器和/或数据容器片段的存储映射，从而

客域100对虚拟存储设备403的访问请求中的访问地址转换为相对应的数据容器和/或数据容器片段的相应位

后，

该请求和地址信息一起转给数据容器访问模块203，以便由数据容器访问模块203对该相应位的数据进行访问。例如(参见图7所示)，客域100对虚拟存储设备403上某个存储单元404的访问请求，就会由存储映射访问模块202

其转换为对主域200管理的数据容器的访问，并进而通过数据容器访问模块203访问到存储设备303上的存储单元304，再依次经数据容器访问模块203、存储映射访问模块202返回访问结果。

本发明系统中的客域100是通用的操作系统。它运行在主域200的虚拟机监视器204所支撑的虚拟机400上。每个客域100内设有应用101和子系统102，应用101是包括编辑应用、图像处理应用，游戏等的普通应用程序，子系统102是操作系统的内核子系统。应用101和子系统102都可以对虚拟存储设备403发起访问请求，以访问虚拟存储设备403上存储的数据。

需要说明的是，本发明中的计算机硬件装

是包括大型计算机、小型计算机、服务器、工作站和个人计算机的各种计算机。本发明涉及的基于分区管理的计算机硬件装

中的存储设备是硬盘或固态硬盘。另外，上述图6和图7中，都是基于主操作系统的虚拟化模型来描述本发明构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统，这只是便利于说明，其他计算机的虚拟化模型都在本发明的适用范围内。

虚拟存储设备构建模块201在对其构建的虚拟存储设备403设

基于分区管理规范的分区信息时，有两种方案：一种是虚拟存储设备构建模块201在构成虚拟存储设备403后，接在该虚拟存储设备403上设

分区信息；另一种是

接在数据容器或数据容器片段上的相应位设分区信息，使得该数据容器或数据容器片段构成的虚拟存储设备403的相应位

上有设

的分区信息。

通常来说，当计算机硬件装

的存储设备303是基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范进行分区管理时，则虚拟存储设备构建模块201对虚拟存储设备403设

的分区信息也是符合基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的。

而当计算机硬件装

的存储设备303采用基于GPT规范进行分区管理时，虚拟存储设备构建模块201对虚拟存储设备403设

的分区信息也是符合基于GPT的分区管理规范的。

客域100对虚拟存储设备403的分区管理通常与虚拟存储设备构建模块201设

的分区信息采用相同的分区管理规范。如果虚拟存储设备构建模块201设

的分区信息是基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范，那么客域通常也采用基于MBR或MBR及EBR的分区管理；如果虚拟存储设备构建模块设的分区信息是基于GPT的分区管理规范的，那么客域也采用基于GPT的分区管理。

下面介绍本发明适用的一个典型情形。计算机硬件装

的存储设备通常设有多个分区，人们希望把这些分区中的一部分让客域访问，并且客域只能访问这些分区。一个非常方便的构建虚拟存储设备的方案是这样的：构建虚拟存储设备的数据容器包括虚拟存储设备辅助文件和存储设备片段。这里的虚拟存储设备辅助文件是一般文件并被映射到虚拟存储设备上非分区的位

：比如在基于MBR或MBR及EBR的分区管理的情况下，虚拟存储设备辅助文件可以映射到虚拟存储设备上MBR、EBR的位

上或虚拟存储设备上空闲未被使用的位

上；比如在基于GPT的分区管理的情况下，虚拟存储设备辅助文件可以映射到虚拟存储设备上保护性主引导记录、主GPT、辅GPT或虚拟存储设备上空闲未被使用的位

上。存储设备片段

有一个或多个分区。虚拟存储设备构建模块是把虚拟存储设备辅助文件和存储设备片段(当然还可包括其他数据容器和/或数据容器片段、或者是使用存储设备片段的快照)组合在一起构成虚拟存储设备，并按照分区管理规范设虚拟存储设备上的分区信息，使得每个存储设备片段上的分区都在虚拟存储设备上有其对应的分区。

针对这种使用虚拟存储设备辅助文件和存储设备片段构建虚拟存储设备的情形，本发明还提供了一种采用上述计算机系统构建基于分区管理的虚拟存储设备的方法：在构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统上，虚拟存储设备构建模块先读取其硬件装

存储设备的分区信息，生成相应的虚拟存储设备辅助文件，并

该虚拟存储设备辅助文件与

有存储设备分区架构的数据容器和/或数据容器片段组合构成虚拟存储设备；虚拟存储设备构建模块还要对该虚拟存储设备设

符合分区管理规范的分区信息，且要使该分区信息与所构建的虚拟存储设备上的分区组成结构相互一致，并符合管理规范。

所述方法包括下列操作步骤：

步骤1、虚拟存储设备构建模块读取计算机硬件装

中的存储设备的分区信息，该分区信息包括分区在所述存储设备上的位

信息。

步骤2、虚拟存储设备构建模块生成虚拟存储设备辅助文件；

在步骤(2)中，虚拟存储设备构建模块在虚拟存储设备辅助文件中接设分区信息，以使在步骤(3)中生成的虚拟存储设备上的分区信息与虚拟存储设备上的分区结构保持一致。

步骤3、虚拟存储设备构建模块把虚拟存储设备辅助文件和有存储设备分区的数据容器组合成虚拟存储设备。

在步骤(3)中，所述虚拟存储设备构建模块是在生成虚拟存储设备后，再在虚拟存储设备上设分区信息，使得分区信息与虚拟存储设备上的分区结构保持一致。

本发明方法中设

的分区信息有两种：一种是基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的，另一种是基于GPT的分区管理规范的。

本发明已经进行了实施试验，下面简要说明该实施例的试验情况。

参见图9，图中左侧是未虚拟化的计算机系统的存储设备A。该存储设备A采用基于MBR的分区管理的分区结构。在存储设备A上配了四个分区：主分区1、2、3和4，并且物理操作系统使用了其中的主分区1、2和3。实施例是把存储设备上的主分区1、2和3完整地作为虚拟存储设备的主分区1、2和3，并且对主分区1、2和3的大小、分区起始地址、分区类型和分区中的数据都保持不变。在该实施例的试验中，在存储设备的主分区4上安装了主域。然后由虚拟存储设备构建模块读取存储设备所示的存储设备的分区信息，生成了一个虚拟存储设备辅助文件，该虚拟存储设备辅助文件与存储设备A上从开始到主分区1之前的数据相对应，再设虚拟存储设备辅助文件中的分区信息内容，使得其分区信息与虚拟存储设备B上

有的主分区1、2和3的分区结构相互一致；然后把虚拟存储设备辅助文件、主分区1、2和3一起组合为一个复合数据容器，

其作为图中右侧的虚拟存储设备B。实施例的实验结果是：客域启动成功，且能够正常访问虚拟存储设备B中的三个主分区中的数据。

此外，申请人还在主分区1上建立了快照试验。即把虚拟存储设备辅助文件、主分区1的快照、主分区2和主分区3一起组合成一个符合数据容器作为客域的虚拟存储设备。其实验结果是：客域也是正常启动、并成功访问三个主分区上的数据。

参见图10，本发明还在基于GPT分区管理的存储设备上进行类似的试验。与图9的试验相类似，试验中虚拟存储设备构建模块读取GPT信息，并生成了两个虚拟存储设备辅助文件。第一个虚拟存储设备辅助文件中对应着虚拟存储设备中从开始到分区1之前的数据(包括保护性主分区记录和主GPT)，另一个虚拟存储设备辅助文件对应着虚拟存储设备的末尾(包括辅GPT)，设

主GPT和辅GPT中的分区表信息使得与虚拟存储设备上两个分区的结构一致。该实施例的试验也是成功的。

Claims (10)

1、一种构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统，该系统包括：计算机硬件装

和在该计算机硬件装

上运行的软件单元，所述计算机硬件装

至少设有一个基于分区管理的存储设备，所述软件单元包括主域和客域，其中主域

有虚拟机监视器，并且该虚拟机监视器支撑的虚拟机包含有虚拟存储设备；主域

接运行于计算机硬件装

上，并对存储设备进行管理，客域运行于主域的虚拟机监视器所支撑的虚拟机上，并对虚拟存储设备进行访问；其特征在于：该系统的主域中设有虚拟存储设备构建模块，该虚拟存储设备构建模块利用主域管理的数据容器和/或数据容器片段构成虚拟存储设备，并负责对虚拟存储设备或构成虚拟存储设备的数据容器和/或数据容器片段设

符合分区管理规范的分区信息，使得该虚拟存储设备具有特定的分区结构。

2、根据权利要求1所述的计算机系统，其特征在于：

述计算机硬件装

中的存储设备是硬盘或固态硬盘。

3、根据权利要求1所述的计算机系统，其特征在于：

述虚拟存储设备构建模块对其构建的所述虚拟存储设备设

符合分区管理规范的分区信息时，有两种方案：

所述虚拟存储设备构建模块在构成虚拟存储设备后，

接在该虚拟存储设备上设

分区信息；或者

接在构成虚拟存储设备的数据容器和/或数据容器片段的相应位上设分区信息，使得该虚拟存储设备的相应位上具有相应的分区信息。

4、根据权利要求1

述的计算机系统，其特征在于：

述虚拟存储设备构建模块对虚拟存储设备设的分区信息与所述计算机硬件装的存储设备的分区信息采用相同的分区管理规范，即当所述存储设备的分区信息是基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范时，虚拟存储设备构建模块对虚拟存储设备设的分区信息也是符合基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的；当

述存储设备的分区信息是基于GPT的分区管理规范时，虚拟存储设备构建模块对虚拟存储设备设

的分区信息也是符合基于GPT的分区管理规范的。

5、根据权利要求1所述的计算机系统，其特征在于：所述主域利用存储映射技术用数据容器和/或数据容器片段构成虚拟存储设备，并且在构成虚拟存储设备的数据容器和/或数据容器片段上能够使用快照。

6、一种采用权利要求1所述的计算机系统构建基于分区管理的虚拟存储设备的方法，其特征在于：在构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统上，虚拟存储设备构建模块先读取计算机硬件装

中存储设备的分区信息，生成相应的虚拟存储设备辅助文件，并

该虚拟存储设备辅助文件与有存储设备分区数据的数据容器和/或数据容器片段组合构成虚拟存储设备；虚拟存储设备构建模块还对该虚拟存储设备设

符合分区管理规范的分区信息，且要使该分区信息与所构建的虚拟存储设备上的分区结构相互一致。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

述方法包括下列操作步骤：

(1)虚拟存储设备构建模块读取计算机硬件装中存储设备的分区信息，该分区信息包括分区在

述存储设备上的位

信息；

(2)虚拟存储设备构建模块生成虚拟存储设备辅助文件；

(3)虚拟存储设备构建模块把虚拟存储设备辅助文件和有存储设备分区数据的数据容器和/或数据容器片段组合构成虚拟存储设备。

8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，虚拟存储设备构建模块在虚拟存储设备辅助文件中

接设

分区信息，以使在步骤(3)中生成的虚拟存储设备上的分区信息与虚拟存储设备上的分区结构保持一致。

9、根据权利要求6

述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述虚拟存储设备构建模块是在生成虚拟存储设备后，再在虚拟存储设备上设

分区信息，使得分区信息与虚拟存储设备上的分区结构保持一致。

10、根据权利要求6

述的方法，其特征在于：

述方法中设

的分区信息是符合基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的，或者是符合基于GPT的分区管理规范的。

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