CN104360892A - 创建虚拟机的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请一种创建虚拟机的系统及方法，涉及计算机虚拟化技术领域，可应用于能够通过模板创建虚拟机的虚拟化/云计算的系统中，通过利用预置的虚拟磁盘文件作为模板，以快速的创建派生虚拟磁盘文件及虚拟机，且在创建的虚拟机处理空闲或关闭状态时，通过合并模块将上述的模板文件及派生虚拟磁盘文件进行合并，进而生成新的虚拟磁盘文件，同时可删除原先创建的虚拟磁盘文件，使得创建的虚拟机能够在不依赖其他任何文件的基础上，仅基于新的虚拟磁盘文件即可进行正常的工作，进而在不影响虚拟机运行的同时，有效的提高了创建的虚拟机的稳定性。

Description

创建虚拟机的系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机虚拟化技术领域，具体涉及一种创建虚拟机的系统及方法。

背景技术

随着科技的进步和互联网技术的发展，虚拟化/云计算系统正在越来越多的应用于互联网环境的企业办公中；在虚拟化/云计算系统部署成功之后，用户还需要做很多工作才能建立起真正可用的工作环境，创建虚拟机通常是其中最耗时、最繁琐的工作。

虚拟机(Virtual Machine)指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统；创建一台虚拟机，就是将CPU数量、内存容量、联网方式以及其他虚拟硬件信息保存起来，需要开启虚拟机时使用这些参数来启动，并能够实现在很短的时间内对这些信息进行存储，而创建时真正的耗时的操作是创建一个有可用操作系统的虚拟磁盘。

传统的，创建一个具有可用操作系统的虚拟磁盘通常有两种途径：一种是通过光盘、光盘镜像安装系统；另一种则是通过虚拟磁盘模板直接创建。上述使用光盘、光盘镜像安装系统时，用户需要等待虚拟机操作系统安装完成后才可以使用，但安装操作系统往往需要耗费十几甚至几十分钟，而当一个虚拟化/云计算系统拥有几十甚至上百台虚拟机时，其创建虚拟机就需要花费数天时间，创建过程过长，从而大大降低了工作效率。

使用虚拟磁盘模板直接创建虚拟磁盘则分两种不同方式：一种是直接拷贝模板文件作为新建虚拟机的磁盘，另一种则是创建一个派生于模板文件的虚拟磁盘。采用直接拷贝模板文件进行创建虚拟磁盘的方式，其对于大文件的拷贝时间过长，且由于模板文件通常包含整个操作系统和应用程序数据，其文件体积也很大，如果模板存储在网络文件系统或网络服务器上，则拷贝时间还会更长；而采用创建一个派生于模板文件的虚拟磁盘进行虚拟磁盘的创建时，其虽然能够很快生成一个可用的虚拟磁盘文件，但是该虚拟磁盘文件需依赖于模板文件，如果模板文件损坏或无法访问，则创建的虚拟机将无法运行，即用这种方式的虚拟化/云计算系统，往往会因为一个模板的损坏、无法访问而造成大批虚拟机无法使用，所以使用这种方式创建虚拟机，系统稳定性是无法得到保障的。另外，使用派生方式创建虚拟磁盘还会影响到虚拟机的性能，这是由于派生虚拟磁盘文件需要存储与模板所包含数据不同的部分，其在使用虚拟机的过程中，虚拟机会通过判断改变的硬盘数据是否已经在派生文件中，若是改变的硬板数据没有在派生文件中，则需要将模板文件中的这一部分数据复制到派生文件中，然后再进行修改，进而会性能损耗。

因此，现有创建虚拟机的方式均存在着耗时过长或性能不稳定等不足之处，严重的影响了虚拟化/云计算系统的初期部署速度以及使用过程中的用户体验。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本申请的目的在于提供一种快速创建虚拟机的系统及方法，并在虚拟机性能不受影响的前提下，有效提高创建的虚拟机的稳定性；即在虚拟化/云计算系统环境下，使用已经安装配置好的虚拟机镜像文件(即虚拟磁盘文件)作为镜像模板，并在创建新虚拟机时，采用已有镜像模板作为新虚拟机的基础镜像文件，以快速的生成新的虚拟机的派生磁盘镜像文件(即派生虚拟磁盘文件)，进而快速的创建可用的虚拟机；之后，创建的虚拟机的后台程序会在不影响该虚拟机正常使用的情况下，将上述派生磁盘镜像文件与镜像模板进行合并，进而生成一个新的不依赖于任何其他镜像的新镜像(即新的虚拟磁盘文件)，并删除上述的派生镜像文件，使得创建的虚拟机仅基于上述的新镜像进行工作；所以，本申请所记载的创建虚拟机的系统及方法在快速创建虚拟机的同时，在不影响创建的虚拟机运行速度及性能的前提下，有效的提高了虚拟机的稳定性。

实施例一：

本申请记载了一种创建虚拟机的系统，该系统包括：

宿主机，预置有可使用模板创建虚拟机的虚拟化/云计算系统和虚拟磁盘文件；

所述虚拟化/云计算系统以所述虚拟磁盘文件为模板创建派生磁盘文件，并继续基于该磁盘文件创建虚拟机；

合并模块，设置在所述宿主机中，在创建所述虚拟机后，将所述模板与所述派生虚拟磁盘文件合并，以生成新的虚拟磁盘文件；

其中，所述新的虚拟磁盘文件存储有所述模板和所述派生虚拟磁盘文件中存储所有的数据，且所述虚拟机可基于所述新的虚拟磁盘文件正常运行。

作为一个优选的实施例，所述创建虚拟机的系统还包括：

状态监控模块，获取所述虚拟机的运行状态，并根据所述运行状态控制所述合并模块的开启状态。

作为一个优选的实施例，所述创建虚拟机的系统中的所述状态监控模块包括：

状态记录单元，用于记录所述虚拟机的运行状态信息；

状态分析单元，获取并分析所述运行状态信息，以判断所述虚拟机的运行状态是否为关闭状态或空闲状态；

其中，当所述虚拟机的运行状态为关闭状态或空闲状态时，所述状态监控模块启动所述合并模块。

作为一个优选的实施例，所述创建虚拟机的系统中：

所述合并模块将所述模板与所述派生磁盘文件合并时，所述虚拟机停止运行。

作为一个优选的实施例，所述创建虚拟机的系统中：

可通过光盘或光盘镜像于所述宿主机中创建至少一台初始虚拟机，并以所述初始虚拟机为样本创建所述虚拟磁盘文件。

本申请还记载了一种创建虚拟机的方法，应用于可通过模板创建虚拟机的虚拟化/云计算的系统中，基于上述的创建虚拟机的系统，该方法包括：

于所述系统中预置虚拟磁盘文件；

以所述虚拟磁盘文件为模板，创建派生虚拟磁盘文件，且该派生虚拟磁盘文件中存储与所述模板中有差异的数据；

基于所述派生虚拟磁盘文件创建虚拟机，所述虚拟机可基于所述模板和所述派生虚拟磁盘文件正常运行；

状态监控模块监控所述虚拟机的运行状态，当确认所述虚拟机处于空闲状态或关闭状态时，启动合并模块将所述模板与所述派生虚拟磁盘文件合并，以生成新的磁盘文件；

所述虚拟机基于所述新的磁盘文件正常运行；

其中，所述新的虚拟磁盘文件存储有所述模板和所述派生虚拟磁盘文件中存储所有的数据。

作为一个优选的实施例，上述的创建虚拟机的方法中所述状态监控模块包括：

状态记录单元，用于记录所述虚拟机的运行状态信息；

状态分析单元，获取并分析所述运行状态信息，以判断所述虚拟机的运行状态是否为关闭状态或空闲状态。

作为一个优选的实施例，上述的创建虚拟机的方法中：

所述合并模块将所述模板与所述派生磁盘文件合并时，所述虚拟机停止运行。

作为一个优选的实施例，上述的创建虚拟机的方法还包括：

通过光盘或光盘镜像于所述宿主机中创建至少一台初始虚拟机，并以所述初始虚拟机为样本创建所述虚拟磁盘文件。

作为一个优选的实施例，上述的创建虚拟机的方法还包括：

利用所述模板创建的虚拟机与所述初始虚拟机具有相同的操作系统、应用程序以及数据文件。

综上所述，本申请一种创建虚拟机的系统及方法，可应用于能够通过模板创建虚拟机的虚拟化/云计算的系统中，通过利用预置的虚拟磁盘文件作为模板，以快速的创建派生虚拟磁盘文件及虚拟机，且在创建的虚拟机处理空闲或关闭状态时，通过合并模块将上述的模板文件及派生虚拟磁盘文件进行合并，进而生成新的虚拟磁盘文件，同时可删除原先创建的虚拟磁盘文件，使得创建的虚拟机能够在不依赖其他任何文件的基础上，仅基于新的虚拟磁盘文件即可进行正常的工作，进而在不影响虚拟机运行的同时，有效的提高了创建的虚拟机的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本申请实施例中创建虚拟机的系统及方法的结构模块示意图；

图2为用户利用本申请创建虚拟机的系统的具体操作方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图1为本申请实施例中创建虚拟机的系统及方法的结构模块示意图；如图1所示，本实申请的一种创建虚拟机的系统，包括宿主机、状态监控模块和合并模块：

宿主机，该宿主机上安装有支持通过模板创建虚拟机的虚拟化/云计算系统；于上述的系统进行虚拟机的创建时，可使用模板快速创建一个派生磁盘文件，以供新建的虚拟机使用。本实施例中的模板可通过深度拷贝已有的虚拟机磁盘文件而生成的，即在系统中预先预置的已经安装好的虚拟磁盘文件。

其中，上述创建的虚拟机需要访问磁盘文件中属于模板的数据时，在后续合并模块合并生成新的虚拟磁盘文件前其都要都要访问上述的模板文件，而使用上述模板文件创建的派生磁盘文件(即派生虚拟文件)其与模板文件要具有相同内容，且派生磁盘文件只存储和模板文件有差异的部分。

状态监控模块，包括状态记录单元和状态分析单元(图中未标示)，状态记录单元可用于监控并记录虚拟机的运行状态相关数据信息，在上述虚拟机创建完成后，该状态记录单元即开始监控并记录虚拟机占用宿主机资源信息、虚拟机的CPU、内存占用率、虚拟机内鼠标键盘事件等相关的运行状态信息，并将该运行状态信息发送至上述的状态分析单元；该状态分析单元通过分析虚拟机的状态记录(即上述的运行状态信息)，以判断该虚拟机当前是否处于空闲时段(即是否为空闲状态或关闭状态等，以用于判断用户没有对该虚拟机进行操作)，只有确认该虚拟机处于空闲状态时，上述的状态监控模块才通知后续的合并模块启动。

合并模块，主要用于将模板文件与派生的虚拟磁盘文件进行合并，以生成新的虚拟磁盘文件；即当上述的状态监控模块确认虚拟机处于空闲时段时，其通知该合并模块启动。该合并模块启动后，先判断虚拟机的运行状态，若该虚拟机的运行状态为开机状态，则会自动暂停虚拟机运行，并将上述的模板文件与派生虚拟磁盘文件的合并生成新的虚拟磁盘文件后，删除上述的派生虚拟磁盘文件，以在完成磁盘文件的替换后，再恢复虚拟机的运行；而若该虚拟机处于关闭状态时，则锁住虚拟机使其暂时不可开机，并在完成上述的磁盘文件替换操作后，对虚拟机进行解锁，使其能够开机。

作为一个优选的实施例，上述新的新的磁盘文件存储着模板文件与派生磁盘文件中存户的所有数据，以使得在完成磁盘文件替换后的虚拟机，可不再依赖于任何其他模板文件及磁盘文件，仅基于新的虚拟磁盘文件的基础上即可正常运行。

优选的，在部署系统初期，用户可通过光盘或光盘镜像安装虚拟机，并在虚拟机上安装应用程序；之后，在上述成功部署的至少一台初始虚拟机后，以初始的虚拟机为样本，创建出相应模板，以供以后快速创建虚拟机使用。

优选的，上述针对虚拟化/云计算环境下的快速创建虚拟机的系统，可利用qcow2或者raw格式的虚拟机磁盘镜像作为模板，该模板通过qemu-img的convert命令来深度拷贝一个已有的虚拟机磁盘文件。由于深度拷贝的文件可以保证生成的模板文件包含所有的数据内容，进而可不依赖于任何其他文件。另外，由于生成的模板与原虚拟机磁盘文件拥有相同的数据，即可使得利用模板创建出的虚拟机具有和原虚拟机相同的操作系统、应用程序以及数据文件。

优选的，用户使用模板创建虚拟机时，虚拟化/云计算系统会根据用户对虚拟机的配置分配CPU与内存资源，通过qemu-img的backing_file功能派生出一个基于该模板的虚拟磁盘文件，以作为虚拟机的虚拟硬盘。由于这些操作耗时极少，用户可以很快就可以得到一台拥有完整操作系统的虚拟机，同时该虚拟机上还有用户所需的应用程序，即创建的虚拟机与原始的虚拟机具有相同的数据、应用程序等。

优选的，在上述的虚拟机创建完成后，状态监控模块中的状态记录单元即开始监控该虚拟机的运行状态，其可通过libvirt的虚拟机事件，实时得到虚拟机开机或关机的状态，可通过ps等系统命令取得虚拟机对宿主机的资源占用情况，可通过虚拟机内的代理程序得到虚拟机内的CPU和内存使用情况以及鼠标键盘的操作动作等相关的运行状态信息数据；然后，将上述的这些运行状态信息数据以及相应系统时间均保存到本地的数据库中(即宿主机上的存储设备中)。

优选的，状态监控模块中的状态分析单元会读取上述数据库中的虚拟机的运行状态信息数据，即分析虚拟机运行状态记录，并可比较虚拟机的CPU、内存占用率与系统设定的阈值，以判断虚拟机的活跃程度，进而得到虚拟机运行是否处在空闲时段，例如夜间或休息时间；一旦判断虚拟机处于空闲时间段内，则立即启动上述的合并模块，以将派生虚拟磁盘文件和模板文件合并，生成新的虚拟磁盘文件。

优选的，在确定上述的虚拟机处于空闲状态且处于空闲时段后，合并模块启动，以尽量降低对用户使用虚拟机的影响。

优选的，合并模块启动后，合并模块先要判断虚拟机的运行情况(空闲虚拟机有两种情况：一种是用户已主动关闭、挂起虚拟机；另一种是用户已无任何操作，虚拟机实际处于空闲状态)。针对上述的第一种情况，合并模块会使用qemu-img的convert命令，生成一个新的虚拟磁盘文件，该文件合并了模板文件与派生虚拟磁盘文件，并使用新的虚拟磁盘替换原有虚拟磁盘；而针对第二种情况，合并模块均会提示用户虚拟机将被暂停，如果在一段时间内无用户确认动作，合并模块将暂停该虚拟机，并将虚拟机锁住，然后完成虚拟磁盘的合并与替换，并在替换操作完成后，解锁并恢复虚拟机，且删除派生虚拟磁盘文件。

所以，通过模板创建虚拟机的方式，能够快速生成含有操作系统与应用程序的虚拟磁盘文件，使从创建虚拟机到虚拟机能真正投入使用的时间大大缩短，进而大大节约了管理员的时间。在用户使用虚拟机的同时，状态监控模块记录虚拟机状态，并通过分析状态记录找到空闲时间，以在不影响用户使用的情况下，启动合并模块。合并模块合并生成的新的虚拟磁盘文件，使得虚拟机仅基于该新的虚拟磁盘文件，而不需要依赖于其它文件的基础上，即可正常运行，所以能在提高系统的稳定性与虚拟机性能的同时，还不会占用用户时间。另外，上述的一系列操作均是对用户是透明的，即用户可以快速创建并使用虚拟机后，不需要关心后台程序的合并细节，进而不会让用户陷入长时间等待，大大提升了用户体验。

图2为用户利用本申请创建虚拟机的系统的具体操作方法示意图；如图2所示，该图中所示的虚拟化/云计算环境是指可以提供用户创建、管理、使用虚拟机功能的系统，用户则是指使用上述系统的管理员或普通用户，数据库是指可以存储数据的本地数据库(如sqlite、berkely db等)，后台管理程序(即图中的后台程序)是指对状态监控模块和虚拟磁盘合并模块的统称。

具体的，本实施例一种针对虚拟化/云计算环境下的快速创建虚拟机的方法，可基于图1中所示的创建虚拟机的系统的模块结构示意图的基础上，具体包括：

首先，于可用模板创建虚拟机的虚拟化/云计算系统环境中，用户可通过虚拟化/云计算环境创建虚拟机模板(即可利用光盘等预置虚拟磁盘文件，并以该虚拟磁盘文件为模板进行后续虚拟机的创建)，在利用模板快速创建一台拥有完整操作系统及应用环境的虚拟机后，用户即可基于模板文件及派生的虚拟磁盘文件正常的使用该虚拟机了。

其次，用户在使用这台虚拟机的过程中，状态监控模块中的状态记录单元(即图中的状态记录程序)开始对虚拟机的状态进行收集与记录，并保存到本地数据库中；并在记录达到一定数量后，状态监控模块中状态分析单元(即图中的状态分析程序)开始对虚拟机状态记录进行分析，一旦确认虚拟机处于的空闲时段(即用户在一段时间内没有使用虚拟机或虚拟机关闭时)，则启动合并模块(即图中所述的合并程序)，同时该合并模块提示用户虚拟机将被锁住，如果用户在一段时间内无取消动作，则执行下列操作：

判断此时虚拟机状态

1)如果虚拟机正在运行，则锁住、暂停虚拟机，生成新的虚拟磁盘文件并完成替换后，删除派生虚拟磁盘文件，恢复、解锁虚拟机；

2)如果虚拟机已处于关机、挂起状态，则锁住虚拟机，生成新的虚拟磁盘文件并完成替换后，删除原派生虚拟磁盘文件，解锁虚拟机。

如果用户取消，则等待下一个空闲时段，重复上述步骤。

实施例二：

基于上述实施例一的基础上，本申请还记载了一种创建虚拟机的方法，可应用于能够通过模板创建虚拟机的虚拟化/云计算的系统中，基于上述的创建虚拟机的系统，该方法包括：

首先，用户可先利用光盘于宿主机上创建至少一个具有完成操作系统及应用程序的初始虚拟机，并继续以该初始虚拟机为样本创建虚拟磁盘文件。

其次，对上述的虚拟磁盘文件进行深度拷贝以形成模板文件，进而利用该模板文件创建派生虚拟磁盘文件后，基于派生虚拟磁盘文件创建能够正常运行的虚拟机。

之后，用户在使用虚拟机的同时，状态监控模块监控虚拟机的运行状态，当虚拟机一旦处于空闲时段时，立即启动合并模块，以将模板文件与派生虚拟文件合并，生成新的虚拟磁盘文件。

最后，利用上述新的虚拟磁盘文件替换上述派生虚拟文件后，可删除该派生虚拟文件，以使得虚拟机可仅基于新的虚拟磁盘文件的基础上，即可正常运行。

由于本实施例是基于上述实施例一的基础进行阐述的，所以上述的实施例一中记载的相关技术特征也均适用于本实施例中，本领域技术人员可根据上述记载的内容之上进行合适的选择利用，故在此便不予累述。

综上所述，本申请一种创建虚拟机的系统及方法，可应用于能够通过模板创建虚拟机的虚拟化/云计算的系统中，通过利用预置的虚拟磁盘文件作为模板，以快速的创建派生虚拟磁盘文件及虚拟机，且在创建的虚拟机处理空闲或关闭状态时，通过合并模块将上述的模板文件及派生虚拟磁盘文件进行合并，进而生成新的虚拟磁盘文件，同时可删除原先创建的虚拟磁盘文件，使得创建的虚拟机能够在不依赖其他任何文件的基础上，仅基于新的虚拟磁盘文件即可进行正常的工作，进而在不影响虚拟机运行的同时，有效的提高了创建的虚拟机的稳定性。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种创建虚拟机的系统，其特征在于，所述系统包括：

宿主机，预置有可使用模板创建虚拟机的虚拟化/云计算系统和虚拟磁盘文件；

所述虚拟化/云计算系统以所述虚拟磁盘文件为模板创建派生磁盘文件，并继续基于该磁盘文件创建虚拟机；

合并模块，设置在所述宿主机中，在创建所述虚拟机后，将所述模板与所述派生虚拟磁盘文件合并，以生成新的虚拟磁盘文件；

其中，所述新的虚拟磁盘文件存储有所述模板和所述派生虚拟磁盘文件中存储所有的数据，且所述虚拟机可基于所述新的虚拟磁盘文件正常运行。

2.如权利要求1所述创建虚拟机的系统，其特征在于，所述系统还包括：

状态监控模块，获取所述虚拟机的运行状态，并根据所述运行状态控制所述合并模块的开启状态。

3.如权利要求2所述创建虚拟机的系统，其特征在于，所述状态监控模块包括：

状态记录单元，用于记录所述虚拟机的运行状态信息；

状态分析单元，获取并分析所述运行状态信息，以判断所述虚拟机的运行状态是否为关闭状态或空闲状态；

其中，当所述虚拟机的运行状态为关闭状态或空闲状态时，所述状态监控模块启动所述合并模块。

4.如权利要求1所述创建虚拟机的系统，其特征在于，所述合并模块将所述模板与所述派生磁盘文件合并时，所述虚拟机停止运行。

5.如权利要求1所述创建虚拟机的系统，其特征在于，所述系统中：

通过光盘或光盘镜像于所述宿主机中创建至少一台初始虚拟机，并以所述初始虚拟机为样本创建所述虚拟磁盘文件。

6.一种创建虚拟机的方法，其特征在于，应用于可通过模板创建虚拟机的虚拟化/云计算的系统中，基于权利要求2～5中任意一项所述的创建虚拟机的系统，所述方法包括：

于所述系统中预置虚拟磁盘文件；

以所述虚拟磁盘文件为模板，创建派生虚拟磁盘文件，且该派生虚拟磁盘文件中存储与所述模板中有差异的数据；

基于所述派生虚拟磁盘文件创建虚拟机，所述虚拟机可基于所述模板和所述派生虚拟磁盘文件正常运行；

状态监控模块监控所述虚拟机的运行状态，当确认所述虚拟机处于空闲状态或关闭状态时，启动合并模块将所述模板与所述派生虚拟磁盘文件合并，以生成新的磁盘文件；

所述虚拟机基于所述新的磁盘文件正常运行；

其中，所述新的虚拟磁盘文件存储有所述模板和所述派生虚拟磁盘文件中存储所有的数据。

7.如权利要求6所述创建虚拟机的方法，其特征在于，所述状态监控模块包括：

状态记录单元，用于记录所述虚拟机的运行状态信息；

状态分析单元，获取并分析所述运行状态信息，以判断所述虚拟机的运行状态是否为关闭状态或空闲状态。

8.如权利要求6所述创建虚拟机的方法，其特征在于，所述合并模块将所述模板与所述派生磁盘文件合并时，所述虚拟机停止运行。

9.如权利要求6所述创建虚拟机的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过光盘或光盘镜像于所述宿主机中创建至少一台初始虚拟机，并以所述初始虚拟机为样本创建所述虚拟磁盘文件。

10.如权利要求6所述创建虚拟机的方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用所述模板创建的虚拟机与所述初始虚拟机具有相同的操作系统、应用程序以及数据文件。