CN104239227A - 一种虚拟化存储管理装置、本地虚拟存储管理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟化存储管理装置及方法，应用于虚拟化管理服务器上，虚拟化管理服务器安装有虚拟化管理软件并用于管理至少一个计算节点。本发明还提供一种本地虚拟存储管理装置及方法，应用于计算节点上，计算节点用于计算虚拟化并安装有虚拟化软件。每一计算节点均包括用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间。虚拟化存储管理装置将至少一个计算节点上的统筹物理存储空间映射为逻辑共享存储空间，并建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。用户使用本发明后，不再需要额外购买存储设备作为虚拟化平台的共享存储，节约了运行和维护成本。

Description

一种虚拟化存储管理装置、本地虚拟存储管理装置及方法

技术领域

本发明涉及虚拟化技术，尤其涉及一种虚拟化存储管理装置、本地虚拟存储管理装置及其方法。

背景技术

虚拟化平台，又称为分布式虚拟基础架构，用于将物理服务器虚拟化为一个或多个虚拟机（Virtual Machine，VM）。虚拟机为虚拟软件仿真出来的服务器，每个虚拟机共享物理服务器的资源。不同的虚拟机可以在相同的物理计算机上运行不同的操作系统和多个应用。

物理服务器虚拟化为虚拟机可以这样来实现：在物理服务器上直接插入Hypervisor软件层，通过其动态地并且透明地为虚拟机分配物理服务器的硬件资源。Hypervisor是运行在物理服务器和虚拟机的操作系统之间的中间软件层，可以访问物理服务器上包括磁盘和内存在内的所有物理设备，协调这些硬件资源的访问以及各个虚拟机之间的隔离和防护。物理服务器启动时，它会加载虚拟机的操作系统，同时为虚拟机分配内存、磁盘和网络等。Hypervisor作为运行在基础设施层和虚拟机的操作系统之间的“元”操作系统，用于协调虚拟机的操作系统对底层硬件资源的访问，减轻软件对硬件设备以及驱动的依赖性，同时对虚拟化运行环境中的硬件兼容性、高可靠性、高可用性、可扩展性、性能优化等问题进行加固处理。另外，虚拟化平台还需要有完成对Hypervisor进行管理的虚拟化管理软件。

虚拟化平台通常将一台物理服务器虚拟化为N台虚拟机，通过1：N的虚拟化技术，可以极大地提高物理服务器的CPU、内存、网卡等硬件资源的使用效率，目前虚拟机文件以及用户数据一般是保存在共享存储中，而物理服务器的本地磁盘主要被用来安装Hypervisor软件，所以在虚拟化过程中物理服务器的本地磁盘使用率并不高。另一方面，为了虚拟机迁移及其相关特性(如HA、DRS等)的需要，用户需要购买价格昂贵的存储设备作为共享存储使用。这就造成“一方面是昂贵的共享存储提高了用户构建云计算的成本，一方面是计算节点本地磁盘利用率低造成的存储资源的巨大浪费”的尴尬现状，所以如何充分地利用计算节点本地磁盘空间就成了当务之急。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种虚拟化存储管理装置、本地虚拟存储管理装置及其方法。用户使用本发明后，不再需要额外购买存储设备作为虚拟化平台的共享存储，节约了运行和维护成本。

本发明提供一种虚拟化存储管理装置，应用于虚拟化管理服务器上。所述虚拟化管理服务器安装有虚拟化管理软件并用于管理至少一个计算节点，每一计算节点均包括用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间。该装置包括：存储池管理单元，用于将至少一个计算节点上的统筹物理存储空间映射为逻辑共享存储空间，并建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。空间分配单元，用于分配逻辑共享存储空间给各计算节点上的虚拟机使用。数据操作响应单元，用于在接收到针对逻辑共享存储空间的数据操作请求时，根据地址映射关系表获取数据操作请求中携带的逻辑存储地址对应的计算节点上的统筹物理存储空间的物理存储地址。

更进一步的，所述存储池管理单元进一步用于将一段逻辑共享存储空间映射到N个统筹物理存储空间，所述每个统筹物理存储空间不小于其映射的那段逻辑共享存储空间，其中N为大于等于1的自然数。

更进一步的，所述N个统筹物理存储空间分别来自N个不同的计算节点。

更进一步的，所述统一管理的统筹物理存储空间根据其所在的各计算节点分成至少一个集群，每个集群包含至少一个计算节点。所述N个统筹物理存储空间分别来自不同的集群或者所述N个统筹物理存储空间来自同一集群的不同计算节点。

本发明还提供一种本地虚拟存储管理装置，应用于被虚拟化管理服务器管理的计算节点上。所述计算节点用于计算虚拟化并安装有虚拟化软件。该装置包括：存储空间划分单元，用于将所述计算节点的物理存储空间划分为用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间。所述统一管理的统筹物理存储空间被虚拟化管理服务器映射为逻辑共享存储空间，虚拟化管理服务器建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。本地存储管理单元，用于在虚拟化管理服务器控制下管理计算节点的统筹物理存储空间的数据存储以及控制计算节点同其他计算节点以及虚拟化管理服务器进行通信。

本发明还提供一种虚拟化存储管理方法，应用于虚拟化管理服务器上。所述虚拟化管理服务器安装有虚拟化管理软件并用于管理至少一个计算节点，每一计算节点均包括用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间。该方法包括：存储池管理步骤，将至少一个计算节点上的统筹物理存储空间映射为逻辑共享存储空间，并建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。空间分配步骤，分配逻辑共享存储空间给各计算节点上的虚拟机使用。数据操作响应步骤，在接收到针对逻辑共享存储空间的数据操作请求时，根据地址映射关系表获取数据操作请求中携带的逻辑存储地址对应的计算节点上的统筹物理存储空间的物理存储地址。

更进一步的，所述存储池管理单元进一步用于将一段逻辑共享存储空间映射到N个统筹物理存储空间。所述每个统筹物理存储空间不小于其映射的那段逻辑共享存储空间，其中N为大于等于1的自然数。

更进一步的，所述N个统筹物理存储空间分别来自N个不同的计算节点。

更进一步的，所述统一管理的统筹物理存储空间根据其所在的各计算节点分成至少一个集群，每个集群包含至少一个计算节点。所述N个统筹物理存储空间分别来自不同的集群或者所述N个统筹物理存储空间来自同一集群的不同计算节点。

本发明还提供一种本地虚拟存储管理方法，应用于被虚拟化管理服务器管理的计算节点上。所述计算节点用于计算虚拟化并安装有虚拟化软件，其中该方法包括：存储空间划分步骤，将所述计算节点的物理存储空间划分为用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间。所述统一管理的统筹物理存储空间被虚拟化管理服务器映射为逻辑共享存储空间，虚拟化管理服务器建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。本地存储管理步骤，在虚拟化管理服务器控制下管理计算节点的统筹物理存储空间的存储数据以及控制计算节点同其他计算节点以及虚拟化管理服务器进行通信。

通过本发明，将所有计算节点除安装虚拟化软件预留的存储空间以外的其他本地物理存储，作为虚拟化平台的共享存储，这样，用户在对物理服务器虚拟化后，就不再需要额外购买昂贵的存储设备作为虚拟化后的共享存储设备。并且，利用本发明，可以将共享存储空间尽可能地分散到不同集群的不同计算节点中，这样，当一个计算节点(甚至一个集群)出现故障时，不会影响整个虚拟化平台的运行。

附图说明

图1是本发明计算节点的磁盘空间结构图;

图2是某应用场景下本发明一个具体实施方式的数据存储示意图；

图3是本发明虚拟化管理服务器和计算节点的功能结构图；

图4是本发明虚拟化存储管理方法的流程图；

图5是本发明本地虚拟存储管理方法的流程图。

具体实施方式

为了实现本发明目的，本发明将Hypervisor软件层所在节点（为方便叙述，统称为计算节点）的本地磁盘分成用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间。虚拟化管理服务器统一管理所述统筹物理存储空间并将其映射成为逻辑共享存储空间，通过建立地址映射关系表来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。从而令所有计算节点的统筹物理存储空间构建了一个冗余的、可扩展的分布式存储资源池，作为虚拟化平台的共享存储。也就是说使用本发明后用户不需要额外购买或减少购买成本昂贵的存储设备。

具体地，请参见图1，在本发明中，每一计算节点上的存储空间被划分为两部分：安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间。如前所述，虚拟化软件预留的物理存储空间主要用来存放虚拟化软件—管理器（Hypervisor）安装程序及其数据文件；统一管理的统筹物理存储空间则由虚拟化管理服务器中的存储池管理单元统一管理，虚拟化软件—管理器（Hypervisor）不使用这部分空间的数据。

另外，在本发明中，为了实现本发明目的，所述虚拟化存储管理装置建立逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系时还需遵循如下原则：

原则一，每段逻辑共享存储空间都对应虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间中的N个统筹物理存储空间。

所述每个统筹物理存储空间不小于其映射的那段逻辑共享存储空间。N可以由本领域普通技术人员根据虚拟化平台自身的技术参数和对数据存储的要求根据实际需要和经验选取，N为大于等于1的自然数。

原则二，所述N个统筹物理存储空间分别来自N个不同的计算节点；

原则三，所述N个统筹物理存储空间分别来自不同的集群；

原则四，不能满足原则三时，N个统筹物理存储空间来自同一集群的不同计算节点中。

为了避免当某个计算节点(甚至一个集群)出现故障时，影响整个存储系统的运行。优选地，在本发明中，应尽可能地将同一段逻辑共享存储空间的对应的N个统筹物理存储空间分散到不同集群的不同计算节点的统筹物理存储空间中。例如，如图2所示，在该应用场景中，每段逻辑共享存储空间对应三个集群中不同计算节点的统筹物理存储空间（逻辑共享存储空间1除了对应计算节点1的统筹物理存储空间外，还对应计算节点3和计算节点5的统筹物理存储空间，其中计算节点1、3和5属于不同的集群）。当然，本领域普通技术人员也可以采取其他的方式来进行逻辑共享存储空间和统筹物理存储空间的对应关系，比如逻辑共享存储空间1除了对应计算节点1的统筹物理存储空间外，还可以对应计算节点4和计算节点6的统筹物理存储空间。

为使本领域技术人员更加清楚和明白，以下进一步结合本发明提供的虚拟化存储管理装置、本地虚拟存储管理装置及其实现方法加以详细说明。如图3所示，本发明提供的虚拟化存储管理装置，应用于虚拟化管理服务器上，在该应用场景中，所述虚拟化管理服务器安装有虚拟化管理软件并用于管理三个集群中的六个计算节点，每一计算节点均包括用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间。该装置包括：

存储池管理单元，用于将至少一个计算节点上的统筹物理存储空间映射为逻辑共享存储空间，并建立地址映射关系表来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。

空间分配单元，用于分配逻辑共享存储空间给各计算节点上的虚拟机使用。

数据操作响应单元，用于在接收到针对逻辑共享存储空间的数据操作请求时，根据地址映射关系表获取数据操作请求中携带的逻辑存储地址对应的计算节点上的统筹物理存储空间的物理存储地址。

在本发明中，所述数据操作响应单元还包括有计算节点列表获取子单元、数据操作执行子单元，其中：

计算节点列表获取子单元，用于根据接收到的数据操作请求的类型，得到存储有数据操作对象且与逻辑共享存储空间映射的N个计算节点的列表。

具体地，在本发明中，当数据操作请求是读取、修改或者删除数据操作时，存储有数据操作对象的N个计算节点的列表是通过查询所述地址映射关系表得到的。当数据操作请求是增加数据操作，则存储有数据操作对象的N个计算节点的列表是通过算法得到的。

数据操作执行子单元，接收来自虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求，并根据计算节点列表获取子单元获取的计算节点列表，按照预定规则对所述计算节点上存储的数据进行操作。

具体地，数据操作执行子单元接收来自虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求，根据数据操作请求与所述N个计算节点进行交互通讯执行数据操作，如果有超过预定比例阈值（50%）的计算节点确认数据操作成功，则认定本次数据操作成功，否则返回操作失败信息。

进一步地，如果数据操作请求为读取数据操作，所述数据操作执行子单元和上述N个计算节点进行交互通讯，如果有超过预定比例阈值（50%）的节点确认存储对象存在，则读取所述计算节点上的存储对象数据。当然也可以随机选取一个健康的计算节点读取存储对象数据。确认读取数据操作成功，否则返回读取失败信息。

进一步地，如果数据操作请求为修改数据操作，所述数据操作执行子单元和上述N个计算节点进行交互通讯，执行修改操作，如果有超过预定比例阈值（50%）的计算节点修改成功，就认为这次修改数据操作成功，否则认定修改数据操作失败。

进一步地，如果数据操作请求为删除数据操作，所述数据操作执行子单元和上述N个计算节点进行交互通讯，执行删除操作，如果有超过预定比例阈值（50%）的计算节点删除成功，就认为这次修改数据操作成功，否则认定删除数据操作失败。

进一步地，如果数据操作请求为增加数据操作，所述数据操作执行子单元和上述N个计算节点进行交互通讯，执行修改操作，如果有超过预定比例阈值（50%）的计算节点增加成功，就认为这次增加数据操作成功，否则认定增加数据操作失败。

当数据操作请求是虚拟化管理服务器发出的，数据操作响应单元的数据操作执行子单元是在得到存储有数据操作对象的N个计算节点的列表后完成数据操作执行。

如果数据操作请求为增加数据操作，认定本次数据操作成功后，修改所述地址映射关系表，建立增加数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系。

如果数据操作请求为删除数据操作，认定本次数据操作成功后，修改所述地址映射关系表，删除已删除数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系，释放已经删除数据所占用的统筹物理存储空间。

如果数据操作为读取数据操作或者修改数据操作，认定本次数据操作成功后，不需要对所述地址映射关系表进行修改。

进一步地，所述数据操作响应单元还包括计算节点列表发送子单元，用于当数据操作请求为虚拟机发出时，将所述计算节点列表获取子单元获取的存储有数据操作对象的N个计算节点的列表发送给发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点上的本地虚拟存储管理装置。

当然，在本发明中所述数据操作响应单元也可以不包括计算节点列表发送子单元，所述虚拟化管理服务器的数据操作响应单元得到存储有数据操作对象的N个计算节点的列表后，可以选择不发送所述计算节点列表给发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点上的本地虚拟存储管理装置，而由数据操作响应单元的数据操作执行子单元来继续完成后面的数据操作执行。

以上针对虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求进行描述。然而，在某些应用场景下，某些应用程序也有可能需要访问本发明逻辑共享存储空间，在该应用场景下，本发明实现如下：

在虚拟化管理软件可以开放一个入口，供其他应用(包括虚拟机上的应用)访问，例如该入口为一个URL：http://虚拟化管理服务器IP地址/logicStroagePool等，应用程序通过该入口对虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间进行数据的存取。

本发明同时提供一种本地虚拟存储管理装置，如图3所示，所述装置应用于被虚拟化管理服务器管理的计算节点上，所述计算节点用于计算虚拟化并安装有虚拟化软件。该装置包括：

存储空间划分单元，用于将所述计算节点的物理存储空间划分为用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间。

所述统一管理的统筹物理存储空间被虚拟化管理服务器映射为逻辑共享存储空间，虚拟化管理服务器建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。

本地存储管理单元，用于在所述虚拟化管理服务器控制下管理计算节点上的统筹物理存储空间的数据存储以及控制计算节点同其他计算节点以及虚拟化管理服务器进行通信。

同传统的计算节点一样，除了所述统筹物理存储空间外，虚拟化软件Hypervisor可以管理计算节点上的所有其他资源，如CPU、内存、网卡等。所述统一管理的统筹物理存储空间与该计算节点上安装虚拟化软件的预留物理空间彼此独立。

再请参看图3，本发明提供的本地虚拟存储管理装置还包括：

数据操作请求发送单元，用于发送虚拟机发出的数据操作请求给虚拟化管理服务器。

计算节点列表接收单元，用于当数据操作请求为虚拟机发出时，发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点的本地虚拟存储管理装置接收所述虚拟化管理服务器发送的存储有数据操作对象的N个计算节点的列表。

数据操作执行单元，用于当数据操作请求是虚拟机发出的，执行该数据操作请求与所述N个计算节点进行交互通信，如果有超过预定比例阈值（50%）的计算节点确认数据操作成功，则认定本次数据操作成功，否则返回操作失败信息。

在具体实现时，当数据操作请求是某个计算节点上的虚拟机发出的，即可以选择由虚拟化管理服务器来获得计算节点列表后，经由虚拟化管理服务器来完成与N个计算节点的数据操作执行；也可以选择由虚拟化管理服务器将计算节点列表发送给发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点的本地虚拟存储管理装置，由该计算节点的本地虚拟存储管理装置来完成与N个计算节点的数据操作执行。

另外，所述本地存储管理单元还用于解决由于虚拟化平台运行过程中，可能会出现的一些临时性故障，如网络中断、计算节点重启等，此时整个平台的数据并不一致的问题。虚拟化管理服务器的存储池管理单元通过本地存储管理单元管理其所在计算节点本地存储中的统筹物理存储空间。各计算节点的本地存储管理单元可以是虚拟化软件Hypervisor的一部分。

本地存储管理单元还可以包括：

数据同步子单元，用于完成本地计算节点上与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间存储的数据同步。因为每段逻辑共享存储空间在系统中都对应N个位于不同计算节点的大小相同的统筹物理存储空间，所以每个计算节点的数据同步子单元都会将本地计算节点的对应的统筹物理存储空间存储的数据与每个其他计算节点的对应的统筹物理存储空间存储的副本进行比较，以确保这些副本均为最近更新的版本，如果发现某个计算节点的统筹物理存储空间的数据副本需要更新，则会启动数据同步操作。总的来说，所述数据同步子单元在数据写入到本地计算节点的统筹物理空间失败后，延迟预定时间后同步操作成功的计算节点存储的数据副本，从而获取最新的存储数据。

数据更新子单元，用于完成本地计算节点上与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间存储的数据更新。有时数据无法及时同步(如系统负荷较高或出现故障时)，此时数据同步操作应被放入本地计算节点的系统中的更新队列中，随后数据更新子单元会对这些数据进行更新。

数据审计子单元，用于检查本地计算节点与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间的存储数据的完整性。如果数据审计子单元发现了坏数据，首先会将该数据进行隔离，然后启动数据同步子模块用远端“好”的副本替换本地“坏”的副本。

请参看图4，本发明同时提供一种虚拟化存储管理方法，应用于虚拟化管理服务器上，所述虚拟化管理服务器安装有虚拟化管理软件并用于管理至少一个计算节点。每一计算节点均包括用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间。该方法包括：

存储池管理步骤，将至少一个计算节点上的统筹物理存储空间映射为逻辑共享存储空间，并建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。

空间分配步骤，分配逻辑共享存储空间给各计算节点上的虚拟机使用。

数据操作响应步骤，在接收到针对逻辑共享存储空间的数据操作请求时，根据地址映射关系表获取数据操作请求中携带的逻辑存储地址对应的计算节点上的统筹物理存储空间的物理存储地址。

进一步地，本发明所述存储池管理步骤包括：将一段逻辑共享存储空间映射到N个统筹物理存储空间，所述每个统筹物理存储空间不小于其映射的那段逻辑共享存储空间，其中N为大于等于1的自然数。

进一步地，本发明所述N个统筹物理存储空间分别来自N个不同的计算节点。

进一步地，本发明所述统一管理的统筹物理存储空间根据其所在的各计算节点分成至少一个集群，每个集群包含至少一个计算节点；所述N个统筹物理存储空间分别来自不同的集群或者所述N个统筹物理存储空间来自同一集群的不同计算节点中。

进一步地，本发明所述数据操作响应步骤还包括：计算节点列表获取子步骤，根据接收到的数据操作请求的类型，得到数据操作对象的长度为N的计算节点列表。数据操作执行子步骤，接收来自虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求，并根据计算节点列表获取子单元获取的计算节点列表，按照预定规则对所述计算节点上存储的数据进行操作。

进一步地，本发明所述数据操作执行子步骤还包括：如果数据操作请求为增加数据操作，认定本次数据操作成功后，修改所述地址映射关系表，建立增加数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系。如果数据操作请求为删除数据操作，认定本次数据操作成功后，修改所述地址映射关系表，删除已删除数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系，释放已经删除数据所占用的统筹物理存储空间。

进一步地，本发明所述数据操作响应步骤还包括：计算节点列表发送子步骤，当数据操作请求为虚拟机发出时，用于将所述计算节点列表获取子步骤中获取的数据操作对象的长度为N的计算节点列表发送给发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点。

参看图5，本发明还提供一种本地虚拟存储管理方法，应用于被虚拟化管理服务器管理的计算节点上，所述计算节点用于计算虚拟化并安装有虚拟化软件。该方法包括：

存储空间划分步骤，将所述计算节点的物理存储空间划分为用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间。

其中，所述统一管理的统筹物理存储空间被虚拟化管理服务器映射为逻辑共享存储空间，虚拟化管理服务器建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系。

本地存储管理步骤，在虚拟化管理服务器控制下管理计算节点的统筹物理存储空间的存储数据以及控制计算节点同其他计算节点以及虚拟化管理服务器进行通信。

进一步地，本发明所述统筹物理存储空间与该计算节点上安装虚拟化软件的预留物理空间彼此独立。

进一步地，本发明方法还包括数据操作请求发送步骤，在接收到虚拟机针对所述逻辑共享存储空间的数据操作请求时，向虚拟化管理服务器发送相应的数据操作请求，所述数据操作请求包含有本次数据操作的在逻辑共享存储空间的逻辑存储地址。

进一步地，本发明方法还包括：计算节点列表接收步骤，当虚拟机发出数据操作请求时，发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点接收所述虚拟化管理服务器发送的数据操作对象的计算节点列表，所述计算节点列表长度为N，N为大于等于1的自然数。数据操作执行步骤，接收来自虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求，并根据计算节点列表获取子单元获取的计算节点列表，按照预定规则对所述计算节点上存储的数据进行操作。

下面针对本发明实施例下数据操作的详细实现过程进行如下论述。

进行读取数据处理流程描述如下：

(1)虚拟化管理服务器读取数据处理流程包括如下步骤：

a)虚拟化管理服务器通过虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到读取的数据对象的计算节点列表(长度为N)；

b)通过虚拟化管理软件和上述N个计算节点进行交互通讯，如果有超过预定比例阈值的节点确认存储对象存在，则转步骤c），否则返回读取失败信息。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置比例阈值为不小于50%；

c)虚拟化管理软件随机选取一个健康的计算节点读取存储对象数据，确认读取数据操作成功。

(2)计算节点上的虚拟机读取数据处理流程包括如下步骤：

a)向虚拟化管理服务器发送读取数据请求；

b)虚拟化管理服务器通过虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到存储对象的计算节点列表(长度为N)；

c)通过虚拟化管理软件和上述N个计算节点进行交互通讯，如果有超过预定比例阈值的节点数目确认存储对象存在，则转步骤d），否则返回读取失败信息，本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)虚拟化管理软件随机选取一个健康的计算节点并将其返回给发送读取请求的虚拟机所在的计算节点；

e)发送读取请求的虚拟机所在的计算节点向步骤d）所述的健康的计算节点读取数据，确认读取数据操作成功。

上述实施例加重了虚拟化管理服务器的工作负荷，同时也使虚拟化管理服务器成为运行时的瓶颈，其处理流程也可以采用如下更加优选的实施例进行，其步骤为：

a)向虚拟化管理服务器发送读取数据请求；

b)虚拟化管理服务器通过虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到存储对象的计算节点列表(长度为N)，并将所述列表返回给发送请求的虚拟机所在的计算节点的虚拟化软件；

c)发送读取请求的虚拟机所在的计算节点和所述N个计算节点进行交互通讯，如果有超过预定比例阈值的节点数目确认存储对象存在，则转步骤d），否则返回读取失败信息，本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)请求读取数据的虚拟机所在的计算节点随机选取所述N个健康的计算节点中的一个计算节点读取数据，确认读取数据操作成功。

进行修改数据处理流程描述如下：

(1)虚拟化管理服务器修改数据处理流程包括如下步骤：

a)虚拟化管理服务器通过虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到存储对象的计算节点列表(长度为N)；

b)通过虚拟化管理软件将所述修改数据请求转发到上述N个计算节点执行修改操作。如果有超过预定比例阈值的计算节点修改成功，就认为这次修改数据操作成功，否则修改数据操作失败，本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

c)修改失败的计算节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步修改成功的计算节点的数据而获取最新的数据。

(2)计算节点修改数据处理流程包括如下步骤：

a)向虚拟化管理服务器发送修改数据请求；

b)虚拟化管理服务器通过虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到存储对象的计算节点列表(长度为N)；

c)通过虚拟化管理软件将所述修改数据请求转发到上述N个计算节点执行修改操作。如果有超过预定比例阈值的节点修改成功，就认为这次修改数据操作成功，执行步骤d）；否则，认定这次修改数据操作失败，并返回给发送修改数据请求的虚拟机所在的计算节点修改数据失败的信息，整个请求结束。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)发送修改数据操作成功信息给发送修改数据请求的虚拟机的计算节点；

e)修改数据失败的节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步修改数据操作成功的计算节点的数据而获取最新的数据。

上述实施例加重了虚拟化管理服务器的工作负荷，同时也使虚拟化管理服务器成为运行时的瓶颈，其处理流程也可以采用如下更加优选的实施例进行，其步骤为：

a)向虚拟化管理服务器发送修改数据请求；

b)虚拟化管理服务器通过虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到存储对象的计算节点列表(长度为N)，并将该列表返回给发送修改请求的虚拟机所在的计算节点的虚拟化软件；

c)发送修改请求的虚拟机所在的计算节点将所述修改数据请求转发到上述N个计算节点执行所述修改数据操作。如果有超过预定比例阈值的计算节点修改成功，就认为这次修改数据操作成功，执行步骤d）；否则，就认定这次修改数据操作失败，整个请求结束。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)发送修改数据操作成功信息给发送修改数据请求的虚拟机所在的计算节点；

e)修改失败的计算节点在一段时间后将会由本地的数据同步子模块通过同步修改数据成功的节点的数据而获取最新的数据。

进行增加数据处理流程描述如下：

(1)虚拟化管理服务器增加数据处理流程

a)虚拟化管理服务器的虚拟化管理软件通过某种算法(如一致性哈希算法)获得要增加数据的保存备份数据的N个计算节点；

b)虚拟化管理软件将增加数据请求转发到所述N个计算节点执行增加操作。如果有超过预定比例阈值的计算节点操作成功，就认为这次增加数据操作成功，转步骤c），本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

c)确认这次增加数据操作成功，虚拟化管理软件修改所述地址映射关系表以反应数据的变化，建立增加数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系；

d)增加数据操作失败的计算节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步增加数据操作成功的计算节点的数据而获取最新的数据。

(2)计算节点增加数据处理流程

a)向虚拟化管理服务器发送增加数据请求；

b)虚拟化管理软件通过某种算法(如一致性哈希算法)获得要增加数据的保存备份数据的N个计算节点；

c)虚拟化管理软件将增加数据请求转发到所述N个计算节点执行增加操作。如果有超过预定比例阈值的节点操作成功，就认为这次增加数据操作成功，执行步骤d）；否则，认为这次增加数据操作失败，并将失败信息返回给发送增加数据请求的虚拟机所在的计算节点。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)确认这次增加数据操作成功，同时虚拟化管理软件将成功信息返回给发送增加数据请求的虚拟机所在的计算节点；

e)虚拟化管理软件修改所述地址映射关系表，建立增加数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系；

f)增加数据操作失败的节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步增加数据操作成功节点的数据而获取最新的数据。

上述实施例加重了虚拟化管理服务器的工作负荷，同时也使虚拟化管理服务器成为运行时的瓶颈，其处理流程也可以采用如下更加优选的实施例进行，其步骤为：

a)向虚拟化管理服务器发送增加数据请求；

b)虚拟化管理软件通过某种算法(如一致性哈希算法)获得要增加数据的保存备份数据的N个计算节点，并将该列表返回给发送增加数据请求的虚拟机所在的计算节点的虚拟化软件；

c)发送增加数据请求的虚拟机所在的计算节点将增加数据请求转发到所述N个计算节点执行增加数据操作。如果有超过预定比例阈值的节点增加成功，就认为这次增加数据操作成功，执行步骤d）；否则，认为这次增加数据操作失败，整个请求结束。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)确认这次增加数据操作成功，并将增加数据操作成功信息发送给发送增加数据请求的虚拟机所在的计算节点；

e)计算节点向管理服务器发送请求，请求虚拟化管理软件修改所述地址映射关系表，建立增加数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系；

f)增加数据操作失败的节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步增加数据成功的节点的数据而获取最新的数据。

进行删除数据处理流程描述如下：

(1)虚拟化管理服务器删除数据处理流程

a)虚拟化管理服务器通过虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到待删除数据的计算节点列表(长度为N)；

b)虚拟化管理软件将删除数据请求转发到上述N个计算节点执行删除操作。如果有超过预定比例阈值的节点操作成功，就认为这次删除数据操作成功，转步骤c）。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

c)确认这次删除数据操作成功，虚拟化管理软件修改所述地址映射关系表，删除已删除数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系，释放已经删除数据所占用的统筹物理存储空间；

d)删除数据操作失败的计算节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步信息获得数据最新状态，从而删除本地数据。

(2)计算节点删除数据处理流程

a)向虚拟化管理服务器发送删除数据请求；

b)虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到待删除数据的计算节点列表(长度为N)；

c)虚拟化管理软件将删除数据请求转发到上述N个计算节点执行删除操作。如果有超过预定比例阈值的节点操作成功，就认为这次删除数据操作成功，执行步骤d）；否则，认为这次删除数据操作失败，并将失败信息返回给发送请求的计算节点。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)确认这次删除数据操作成功，同时虚拟化管理软件将成功信息返回给发送请求的虚拟机所在的计算节点；

e)通过虚拟化管理软件修改所述地址映射关系表，删除已删除数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系，释放已经删除数据所占用的统筹物理存储空间；

f)删除数据操作失败的节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步信息获得数据最新状态，从而删除本地数据。

上述实施例加重了虚拟化管理服务器的工作负荷，同时也使虚拟化管理服务器成为运行时的瓶颈，其处理流程也可以采用如下更加优选的实施例进行，其步骤为：

a)向虚拟化管理服务器发送删除数据请求；

b)虚拟化管理软件查询所述地址映射关系表，得到待删除数据的计算节点列表(长度为N)，并将该列表返回给发送请求的虚拟机所在的计算节点的虚拟化软件；

c)发送删除数据请求的计算节点将删除数据请求转发到所述N个计算节点执行删除数据操作。如果有超过预定比例阈值的节点删除成功，就认为这次删除数据操作成功，执行步骤d）；否则，认定这次删除数据操作失败，整个请求结束。本领域普通技术人员可以根据系统需要和经验选取阈值的数值，通常设置阈值为不小于50%；

d)确认这次删除数据操作成功，并发送删除数据操作成功信息给发送删除数据请求的虚拟机所在的计算节点；

e)计算节点向虚拟化管理服务器发送请求，请求虚拟化管理软件修改所述地址映射关系表，删除已删除数据所存储的逻辑共享存储空间的逻辑存储地址和统筹物理存储空间的物理存储地址的映射关系，释放已经删除数据所占用的统筹物理存储空间；

f)删除数据操作失败的节点在一段时间后将会由本地的数据同步子单元通过同步信息获得数据最新状态，从而删除本地数据。

虚拟机在线迁移处理流程描述如下：

本发明将所有计算节点的本地物理存储中安装虚拟化软件以外的本地物理存储作为由虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间，以替代原来的共享存储，所以虚拟机在线迁移的处理流程和传统的处理流程类似，唯一的区别是：目标服务器从虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间中读取虚拟机镜像文件而不是从共享存储中读取，读取镜像文件的详细过程请参考读取数据处理流程部分。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (22)

1.一种虚拟化存储管理装置，应用于虚拟化管理服务器上，所述虚拟化管理服务器安装有虚拟化管理软件并用于管理至少一个计算节点，其特征在于，每一计算节点均包括用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间，该装置包括：

存储池管理单元，用于将至少一个计算节点上的统筹物理存储空间映射为逻辑共享存储空间，并建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系；

空间分配单元，用于分配逻辑共享存储空间给各计算节点上的虚拟机使用；

数据操作响应单元，用于在接收到针对逻辑共享存储空间的数据操作请求时，根据地址映射关系表获取数据操作请求中携带的逻辑存储地址对应的计算节点上的统筹物理存储空间的物理存储地址。

2.如权利要求1所述的虚拟化存储管理装置，其特征在于，所述存储池管理单元进一步用于将一段逻辑共享存储空间映射到N个统筹物理存储空间，所述每个统筹物理存储空间不小于其映射的那段逻辑共享存储空间，其中N为大于等于1的自然数。

3.如权利要求2所述的虚拟化存储管理装置，其特征在于，所述N个统筹物理存储空间分别来自N个不同的计算节点。

4.如权利要求3所述的虚拟化存储管理装置，其特征在于，所述统一管理的统筹物理存储空间根据其所在的各计算节点分成至少一个集群，每个集群包含至少一个计算节点；所述N个统筹物理存储空间分别来自不同的集群或者所述N个统筹物理存储空间来自同一集群的不同计算节点。

5.如权利要求3所述的虚拟化存储管理装置，其特征在于，所述数据操作响应单元还包括：

计算节点列表获取子单元，根据接收到的数据操作请求的类型，得到存储有数据操作对象的N个计算节点的列表；

数据操作执行子单元，接收来自虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求，并根据计算节点列表获取子单元获取的计算节点列表，按照预定规则对所述计算节点上存储的数据进行操作。

6.如权利要求5所述的虚拟化存储管理装置，其特征在于，所述数据操作响应单元还包括：

计算节点列表发送子单元，当数据操作请求为虚拟机发出时，用于将所述计算节点列表获取子单元获取的数据操作对象的长度为N的计算节点列表发送给发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点。

7.一种本地虚拟存储管理装置，应用于被虚拟化管理服务器管理的计算节点上，所述计算节点用于计算虚拟化并安装有虚拟化软件，其特征在于，该装置包括：

存储空间划分单元，用于将所述计算节点的物理存储空间划分为用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间，所述统一管理的统筹物理存储空间被虚拟化管理服务器映射为逻辑共享存储空间，虚拟化管理服务器建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系；

本地存储管理单元，用于在虚拟化管理服务器控制下管理计算节点的统筹物理存储空间的数据存储以及控制计算节点同其他计算节点以及虚拟化管理服务器进行通信。

8.如权利要求7所述的本地虚拟管理装置，其特征在于，所述统筹物理存储空间与该计算节点上安装虚拟化软件的预留物理空间彼此独立。

9.如权利要求8所述的本地虚拟管理装置，其特征在于，所述装置还包括：

数据操作请求发送单元，用于在接收到虚拟机针对所述逻辑共享存储空间的数据操作请求时，向虚拟化管理服务器发送相应的数据操作请求，所述数据操作请求包含有本次数据操作的在逻辑共享存储空间的逻辑存储地址。

10.如权利要求9所述的本地虚拟管理装置，其特征在于，所述装置还包括：

计算节点列表接收单元，用于当虚拟机发出数据操作请求时，发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点接收所述虚拟化管理服务器发送的数据操作对象的计算节点列表，所述计算节点列表长度为N，N为大于等于1的自然数；

数据操作执行单元，发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点与所述N个计算节点进行交互通信执行数据操作，按照预定规则对所述计算节点上存储的数据进行操作。

11.如权利要求10所述的本地虚拟管理装置，其特征在于，所述本地存储管理单元还包括：

数据同步子单元，用于完成本地计算节点上与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间存储的数据同步；

数据更新子单元，用于完成本地计算节点上与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间存储的数据更新；

数据审计子单元，用于检查本地计算节点与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间的存储数据的完整性。

12.一种虚拟化存储管理方法，应用于虚拟化管理服务器上，所述虚拟化管理服务器安装有虚拟化管理软件并用于管理至少一个计算节点，其特征在于，每一计算节点均包括用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于统一管理的统筹物理存储空间，该方法包括：

存储池管理步骤，将至少一个计算节点上的统筹物理存储空间映射为逻辑共享存储空间，并建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系；

空间分配步骤，分配逻辑共享存储空间给各计算节点上的虚拟机使用；

数据操作响应步骤，在接收到针对逻辑共享存储空间的数据操作请求时，根据地址映射关系表获取数据操作请求中携带的逻辑存储地址对应的计算节点上的统筹物理存储空间的物理存储地址。

13.如权利要求12所述的虚拟化存储管理方法，其特征在于，所述存储池管理步骤进一步包括：

将一段逻辑共享存储空间映射到N个统筹物理存储空间，所述每个统筹物理存储空间不小于其映射的那段逻辑共享存储空间，其中N为大于等于1的自然数。

14.如权利要求13所述的虚拟化存储管理方法，其特征在于，所述N个统筹物理存储空间分别来自N个不同的计算节点。

15.如权利要求14所述的虚拟化存储管理方法，其特征在于，所述统一管理的统筹物理存储空间根据其所在的各计算节点分成至少一个集群，每个集群包含至少一个计算节点；所述N个统筹物理存储空间分别来自不同的集群或者所述N个统筹物理存储空间来自同一集群的不同计算节点中。

16.如权利要求14所述的虚拟化存储管理方法，其特征在于，所述数据操作响应步骤还包括：

计算节点列表获取子步骤，根据接收到的数据操作请求的类型，得到数据操作对象的长度为N的计算节点列表；

数据操作执行子步骤，接收来自虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求，并根据计算节点列表获取子单元获取的计算节点列表，按照预定规则对所述计算节点上存储的数据进行操作。

17.如权利要求16所述的虚拟化存储管理方法，其特征在于，所述数据操作响应步骤还包括：

计算节点列表发送子步骤，当数据操作请求为虚拟机发出时，用于将所述计算节点列表获取子步骤中获取的数据操作对象的长度为N的计算节点列表发送给发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点。

18.一种本地虚拟存储管理方法，应用于被虚拟化管理服务器管理的计算节点上，所述计算节点用于计算虚拟化并安装有虚拟化软件，其特征在于，该方法包括：

存储空间划分步骤，将所述计算节点的物理存储空间划分为用于安装虚拟化软件的预留物理存储空间以及用于虚拟化管理服务器统一管理的统筹物理存储空间，所述统一管理的统筹物理存储空间被虚拟化管理服务器映射为逻辑共享存储空间，虚拟化管理服务器建立地址映射关系表用来保存逻辑共享存储空间与计算节点上的统筹物理存储空间之间的地址映射关系；

本地存储管理步骤，在虚拟化管理服务器控制下管理计算节点的统筹物理存储空间的存储数据以及控制计算节点同其他计算节点以及虚拟化管理服务器进行通信。

19.如权利要求18所述的虚拟管理方法，其特征在于，所述统筹物理存储空间与该计算节点上安装虚拟化软件的预留物理空间彼此独立。

20.如权利要求19所述的虚拟管理方法，其特征在于，还包括数据操作请求发送步骤，在接收到虚拟机针对所述逻辑共享存储空间的数据操作请求时，向虚拟化管理服务器发送相应的数据操作请求，所述数据操作请求包含有本次数据操作的在逻辑共享存储空间的逻辑存储地址。

21.如权利要求20所述的虚拟管理方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算节点列表接收步骤，当虚拟机发出数据操作请求时，发出数据操作请求的虚拟机所在的计算节点接收所述虚拟化管理服务器发送的数据操作对象的计算节点列表，所述计算节点列表长度为N，N为大于等于1的自然数；

数据操作执行步骤，接收来自虚拟化管理服务器或者虚拟机的数据操作请求，并根据计算节点列表获取子单元获取的计算节点列表，按照预定规则对所述计算节点上存储的数据进行操作。

22.如权利要求21所述的本地虚拟管理方法，其特征在于，所述本地存储管理步骤还包括：

数据同步子步骤，完成本地计算节点上与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间存储的数据同步；

数据更新子步骤，完成本地计算节点上与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间存储的数据更新；

数据审计子步骤，检查本地计算节点与逻辑共享存储空间映射的统筹物理存储空间的存储数据的完整性。