CN110737506A - 一种虚拟机镜像版本管理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于版本控制的虚拟机镜像管理方法，包括以下步骤：（1）利用增量存储技术存储虚拟镜像，能够节约存储虚拟机镜像所需空间；（2）利用版本控制技术管理虚拟机镜像，形成版本链，可有效控制虚拟机镜像不可控的增长；（3）利用虚拟机镜像的元数据，如版本号，父子镜像，镜像所拥有的软件，镜像被访问的次数等信息进行深度搜索，提供给用户最合适的虚拟机镜像。与现有技术相比，本发明提出的基于版本管理来管理云平台中虚拟机镜像的方案，同时使用增量存储减少虚拟机镜像存储所需空间，利用深度搜索技术和版本控制技术减少用户自定义虚拟镜像数量，从而遏制虚拟机镜像的无线增长，向用户提供最适合的虚拟机。

Description

一种虚拟机镜像版本管理的方法

技术领域

本发明涉及云计算虚拟化技术，特别涉及一种虚拟机镜像版本管理的方法。

背景技术

目前云计算提供商能够为用户提供各种服务，比如存储或者是云桌面等，在云桌面应用方面，用户根据云服务提供商的虚拟机镜像，能够非常方便创建自己所需要的OS，同时也能根据自己的需求，自己创建虚拟机镜像，这就导致一个问题，虚拟机镜像数量野蛮式增长，还会导致虚拟机镜像对存储造成非常大的压力，并且用户也可能无法在这数量庞大的虚拟机镜像中找到自己需要的虚拟机镜像，从而用户自己又创建虚拟机镜像，形成恶性循环，因此急需一种虚拟机镜像管理系统来管理这些镜像。

传统的虚拟机镜像管理方法是由管理员来管理镜像，并且限制用户能够自定义的虚拟机镜像的数量和存储空间，但是这种方法费时费力，无法解决用户和管理员痛点。

阿里云将镜像分类，分为公共镜像，自定义镜像，云市场镜像以及共享镜像(其他阿里云用户共享的镜像)，用户首先可以在公共镜像中查询是否有自己所需的镜像，没查到还可以去云市场和共享镜像中查询，如果还是查不到，那就可以自定义所需镜像。阿里对用户私有镜像不提供管理策略，一旦用户存储在OSS中的镜像非常多，哪些要删除，哪些要保留，没有任何策略，用户对私有镜像运维困难。同样阿里云对用户共享的镜像也没有类似的控制。

浙江大学姜晓红、陈忠忠、闫凤喜、吴朝晖、黄鹏发明的《云计算平台中虚拟机镜像自动化管理的方法》于2013-04-22日向中国国家知识产权局申请专利并获得批准，于2017-08-25日公开，公开号：104111859B。

浙大虚拟机镜像自动化管理的方法是使用persistent镜像启动虚拟机，该方法优点是启动虚拟机时不必复制镜像，启动效率要比Non-persistent镜像高的多；缺点是，每个Persistent镜像只能启动一个虚拟机，不像Non-persistent镜像那样可以启动多个，因此该系统会定期补充虚拟机镜像，当时间到达，系统会检查当前可使用虚拟机镜像的数量，如果数量不够，则自动补充。但是该方案有缺陷，系统管理者需要提前知道用户需要使用什么虚拟机以及各种虚拟机的需求数量，无法解决用户自定义的镜像无限增长的情况并且无法向用户提供最适合的虚拟机镜像。

发明内容

本发明的目的是上述问题，提供一种虚拟机镜像版本管理的方法。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种虚拟机镜像版本管理的方法，包括以下步骤：

(1)利用增量存储技术存储虚拟镜像，节约存储虚拟机镜像所需空间，具体为：增加一个专门的数据库服务器用于存储镜像文件的版本信息，同时还增加一个专门的镜像文件库服务器用于存储镜像文件；

(2)利用版本控制技术管理虚拟机镜像，形成版本链；用户通过web管理界面，发起对虚拟镜像文件的增删改查等操作，虚拟镜像文件版本管理系统收到用户的操作请求以后首先查询版本数据库，得到镜像文件的信息，然后执行具体操作，操作完成以后，除了查询操作以外，其余操作都会改变镜像文件的版本信息，更新版本数据库中相应镜像文件的版本信息，实现对镜像文件的版本控制功能；

(3)利用虚拟机镜像的元数据，镜像所拥有的软件，镜像被访问的次数信息进行深度搜索，提供给用户最合适的虚拟机镜像。

作为本发明的一种改进，所述的更新版本数据库中相应镜像文件的版本信息的过程为：

(2-1)将虚拟镜像库中的一个被用户检索到或者需要更新升级的虚拟镜像定义为v1.0；

(2-2)将v1.0从虚拟镜像库中签出并部署到宿主机，在宿主机上实例化为一个可运行的虚拟机；

(2-3)该虚拟机经过一段时间的运行，经过一些修改操作，关机后，成为一个新的虚拟镜像，然后将其重新签入到虚拟镜像库中；

(2-4)进入虚拟镜像库后加入v1.0虚拟镜像所在的版本链，并分配版本号v1.1。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提出的基于版本管理来管理云平台中虚拟机镜像的方案，同时使用增量存储减少虚拟机镜像存储所需空间，利用深度搜索技术和版本控制技术减少用户自定义虚拟镜像数量，从而遏制虚拟机镜像的无线增长，向用户提供最适合的虚拟机。

附图说明

图1为本发明的系统架构图；

图2为本发明的镜像文件更新的过程图；

图3为本发明的系统上传虚拟机镜像的流程图；

图4本发明的正增量存储模型原理图；

图5为用户检索虚拟机镜像的时序图；

图6为用户删除虚拟机镜像时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本版本控制系统为了实现对虚拟镜像文件的版本控制，有一个专门的数据库服务器用于存储镜像文件的版本信息，同时还有一个专门的镜像文件库服务器用于存储镜像文件。

用户通过本系统的web管理界面，发起对虚拟镜像文件的增删改查等操作，虚拟镜像文件版本管理系统收到用户的操作请求以后首先查询版本数据库，得到镜像文件的信息，然后执行具体操作，操作完成以后，除了查询操作以外，其余操作都会改变镜像文件的版本信息，因此还要更新版本数据库中相应镜像文件的版本信息，从而实现对镜像文件的版本控制功能。

镜像库存储服务器则用于存储镜像文件，由于镜像文件一般非常大，几个GB到几十GB之间，因此本服务器采用增量存储方式存储镜像文件，大大减少镜像文件存储所需空间。

下面以图2简单介绍镜像文件更新的过程。

如图2所示，图中v1.0代表虚拟镜像库中的一个被用户检索到或者需要更新升级的虚拟镜像，将v1.0从虚拟镜像库中签出并部署到宿主机，在宿主机上实例化为一个可运行的虚拟机。该虚拟机经过一段时间的运行，经过一些修改操作，如打补丁安装新的应用软件等，关机后，成为一个新的虚拟镜像，然后将其重新签入到虚拟镜像库中。由于其存在父镜像v1.0，进入虚拟镜像库后可以加入v1.0虚拟镜像所在的版本链，并分配版本号v1.1。当然v1.1虚拟镜像也可以加入和它一样操作系统的其他版本链中，如何操作由v1.1虚拟镜像的创建者决定，虚拟镜像存储管理模块会为其分配版本链中唯一的版本号。本云平台虚拟镜像管理默认根镜像为只安装了操作系统的基础虚拟镜像。版本链是由用户定义和管理的。每个虚拟镜像的版本一旦进入虚拟镜像库则不能再被修改。

本系统重点在于版本控制功能，因此如何实现镜像的版本控制是一个难题，本系统主要通过存储各个虚拟镜像的元数据信息，从而实现对虚拟镜像文件的版本管理，数据库中主要存储了以下几张表：imgs表、img_version表、img_user表、img_software表、img_priv表，下面介绍本系统实现版本控制主要的数据表的结构。

imgs表主要存储了关于虚拟镜像的名称、拥有者、大小、格式，访问权限、创建时间以及最近使用时间等信息，具体表结构如表1-1所示：

表1-1 imgs表相关字段及其说明

img_version表主要描述虚拟机磁盘镜像文件的版本信息，其表结构如表1-2所示：

表1-2 img_version表结构以及字段说明

字段名	类型	描述
			id	int	虚拟镜像的版本编号，唯一且为该表主键
img_id	varchar	虚拟镜像的id号，外键于imgs表id字段
			parent_img	varchar	父镜像的id号，外键于imgs表id字段
child_img	varchar	子镜像的id号，外键于imgs表id字段
			ver_chain	int	镜像所属的版本链编号
access_times	int	该虚拟镜像被访问次数
			last_access	datetime	虚拟镜像最后被访问的时间

img_user表是user表和imgs表的连接，下面是img_user表的结构：

表1-3 img_user表结构以及字段说明

img_priv表是系统中非常重要的跟权限相关的表，该表能够控制用户操作虚拟镜像的范围，其表结构如表1-4所示：

表1-4 img_priv表结构以及字段说明

img_software表主要介绍虚拟镜像上安装软件的情况，其表结构如表所示：

表1-5 img_software表结构以及字段说明

字段名	类型	描述
			id	int	自增型主键
img_id	varchar	虚拟镜像id号，外键于imgs表的id
			software_id	int	软件id号，外键于software表的id

下面介绍本系统三个核心操作的实现方式：虚拟机镜像上传、下载以及删除模块。

如图3所示为系统上传虚拟机镜像的流程图。用户准备上传虚拟机磁盘镜像文件时，首先向镜像管理模块发出上传请求，镜像管理模块接收到用户请求以后，首先解析请求，得到具体操作类型，然后查询数据库中img_version表得到其父镜像信息，将信息返回给宿主机，宿主机由得到的信息利用Rsync技术求出增量块，将增量块发送到虚拟机磁盘镜像文件库，然后计算镜像版本信息，将虚拟机磁盘镜像文件版本信息保存到数据库相应表中，完成以后向宿主机发送成功上传信息。其中本系统采用的正增量存储模型原理如图4所示

如图4所示，基础镜像文件被分为6块，编号依次为{1-6}，V1.0版本文件总共也有6块，编号依次为{1，2’，3’，4，5’，6}，其相较于基础版本文件，{2’，3’，5’}这三块发生了改变，因此这三块就是我们需要求的增量文件块。而V1.1版本其父版本为V1.0版本，相较于其父版本文件，改变的文件块有{3’，4’，5，6’，7}，新增了一块7号文件块，大括号里面的就是需要求解的增量文件块。

如图5所示为用户检索虚拟机镜像的时序图，用户在镜像管理界面，点击搜索按钮，就进入搜索界面search_img.php，在该界面，用户选择镜像所需的OS类型、软件以及镜像最后一次修改时间等条件，然后点击搜索以后，search_img.php页面就将用户选择的数据以Json格式封装，发送给search_img.php，search_img.php收到请求以后解析数据，然后调用show_img_list_info.php的getImgListInfo()方法查询数据库，主要查询imgs表、img_usr表、img_software以及software表，得到虚拟机磁盘镜像文件名称、创建者、操作系统所属平台、状态、权限以及简略的标签等信息。然后将查询到的数据封装以后发送给search_img.php页面，该页面解析数据以后将数据填充到index.html页面，完成以后将页面返回给用户浏览器，用户收到返回的页面以后就能够查看检索得到的虚拟镜像列表信息。如果上述过程中任意一步出现错误，则将用户浏览器重定向到show_img_error.html页面，该页面会详细展示查询过程中所出的错误。

如图6所示为用户删除虚拟机镜像时序图，用户在虚拟镜像删除界面delet_img.html，点击删除按钮，delet_img.html页面将删除请求发送给delete_img.php，同时会带上userId和imgId信息，delete_img.php接收到删除请求和数据以后首先查询img_user表，看该用户是否是虚拟机磁盘镜像文件的创建者，如果返回值为1，则表示该用户是虚拟机磁盘镜像文件创建者，用户可以对虚拟镜像进行删除操作，反之如果返回0，那么表示用户无权删除镜像，直接将删除失败的结果通过delete_img.html返回给用户。当用户拥有权限以后，再查询imgs表，看该镜像是否是根镜像，如果返回0，则直接执行删除操作，反之返回1的话，再次弹窗请用户再次确认是否删除，如果用户点击“否”，则退出删除操作，点击“是”的话，继续执行删除操作，通过Rsync同步技术，删除该镜像增量块，删除成功以后，返回“true”给delete_img.php，否则返回“false”。delete_img.php接收到删除结果以后将结果发送给delete_img.html页面，该页面验证结果以后，将结果页面返回给用户浏览器。如果上述过程中任意一步出现错误，则将用户浏览器重定向到show_img_error.html页面，该页面会详细展示查询过程中所出的错误。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种虚拟机镜像版本管理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用增量存储技术存储虚拟镜像，节约存储虚拟机镜像所需空间，具体为：增加一个专门的数据库服务器用于存储镜像文件的版本信息，同时还增加一个专门的镜像文件库服务器用于存储镜像文件；

（2）利用版本控制技术管理虚拟机镜像，形成版本链；用户通过web管理界面，发起对虚拟镜像文件的增删改查等操作，虚拟镜像文件版本管理系统收到用户的操作请求以后首先查询版本数据库，得到镜像文件的信息，然后执行具体操作，操作完成以后，除了查询操作以外，其余操作都会改变镜像文件的版本信息，更新版本数据库中相应镜像文件的版本信息，实现对镜像文件的版本控制功能；

（3）利用虚拟机镜像的元数据，镜像所拥有的软件，镜像被访问的次数信息进行深度搜索，提供给用户最合适的虚拟机镜像。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟机镜像版本管理的方法，其特征在于：所述的更新版本数据库中相应镜像文件的版本信息的过程为：

（2-1）将虚拟镜像库中的一个被用户检索到或者需要更新升级的虚拟镜像定义为v1.0；

（2-2）将 v1.0 从虚拟镜像库中签出并部署到宿主机，在宿主机上实例化为一个可运行的虚拟机；

（2-3）该虚拟机经过一段时间的运行，经过一些修改操作，关机后，成为一个新的虚拟镜像，然后将其重新签入到虚拟镜像库中；

（2-4）进入虚拟镜像库后加入 v1.0 虚拟镜像所在的版本链，并分配版本号 v1.1。

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