CN114756330A - 一种虚拟机磁盘访问的方法、系统及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟机磁盘访问的方法、系统及电子设备，该方法包括：把虚拟机磁盘V的磁盘信息传递给Ramdisk读写处理模块；Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信通道T；Ramdisk驱动模块创建设备对象虚拟磁盘D；当应用程序试图通过Windows文件系统对虚拟磁盘D进行读写操作从而操作虚拟机磁盘V时，Ramdisk驱动模块把Windows文件系统对虚拟磁盘D的读写命令通过通信信道T传递给Ramdisk读写处理模块；Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘V进行读写，并将读写后的结果通过通信信道T反馈至Ramdisk驱动模块；Ramdisk驱动模块将读写后的结果转发至Windows文件系统，再由Windows文件系统反馈至应用程序。本发明将本来在内核层运行的虚拟机磁盘文件读写模块提到了应用层执行，避免了在内核开发诸多限制。

Description

一种虚拟机磁盘访问的方法、系统及电子设备
技术领域
本发明涉及一种用于访问虚拟机磁盘的方法、系统及电子设备。
背景技术
虚拟机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。在实体计算机中能够完成的工作在虚拟机中都能够实现。在计算机中创建虚拟机时，需要将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存容量。每个虚拟机都有独立的CMOS、硬盘和操作系统，可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。
把当前windows系统或备份的windows系统转换成虚拟机并在磁盘数据转换完成后，有可能需要对目标虚拟机磁盘文件进行读写，例如修改其中的system分区和boot分区做修改，修改启动相关的参数和添加虚拟机启动相关的驱动等等。转换程序需要访问到虚拟机磁盘文件上分区中的文件系统的文件。
虚拟机的磁盘主要是以文件的方式存放在宿主机上，现有技术中通过虚拟磁盘驱动可以把虚拟机磁盘文件模拟成磁盘设备供应用程序访问，其访问流程如图1所示：
1、应用程序调用系统读写API,产生请求发送到文件系统驱动。
2、文件系统解析请求的内容，定位到文件的存储位置，转换成对虚拟磁盘的块读写发送请求到虚拟磁盘驱动。
3、虚拟磁盘驱动调用虚拟机镜像读写模块去读写虚拟机磁盘文件对应的内容，把结果逐层原路返回给上层。
上述构架中，文件系统驱动、虚拟磁盘驱动、虚拟机读写模块都处于系统内核，想要调用较为复杂，通用性较差，另外调用系统内核也容易造成系统崩溃。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种虚拟机磁盘访问的方法、系统及电子设备，把本来在内核层运行的虚拟机磁盘读写模块提到了应用层来执行。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种虚拟机磁盘访问方法，包括：
把虚拟机磁盘V的磁盘信息传递给Ramdisk读写处理模块；
Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信通道T；
Ramdisk驱动模块创建设备对象虚拟磁盘D；
当应用程序试图通过Windows文件系统对虚拟磁盘D进行读写操作从而操作虚拟机磁盘V时，Ramdisk驱动模块把Windows文件系统对虚拟磁盘D的读写命令通过通信信道T传递给Ramdisk读写处理模块；
Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘V进行读写，并将读写后的结果通过通信信道T反馈至Ramdisk驱动模块；
Ramdisk驱动模块将读写后的结果转发至Windows文件系统，再由Windows文件系统反馈至应用程序。
作为一种改进，所述Ramdisk读写处理模块通过共享内存的方式建立与Ramdisk驱动模块的通信通道T。
作为一种进一步的改进，所述Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信通道T的方法包括：
Ramdisk读写处理模块分配内存和事件对象句柄，并通过deviceioctrl函数将分配内存的和事件对象句柄传递给Ramdisk驱动模块；
Ramdisk驱动模块把Ramdisk读写处理模块分配的内存和事件对象句柄映射成内核地址，从而与Ramdisk读写处理程序共享所述内存和事件对象。
作为另一种更进一步的改进，所述Ramdisk驱动模块创建设备对象虚拟磁盘D的方法包括：
当Ramdisk驱动模块被Windows系统加载到内存时，Ramdisk驱动模块主函数调用Windows系统API中的ioCreateDevice函数创建设备对象虚拟磁盘D。
作为一种改进，将虚拟磁盘D映射成盘符或者符号链接以供应用程序操作。
作为一种改进，Ramdisk读写处理模块通过调用ReadFile/WriteFile命令对虚拟机磁盘V进行读写操作。
本发明还提供一种虚拟机磁盘访问系统，包括：
Ramdisk读写处理模块，位于系统应用层，用于对虚拟机磁盘进行读写操作；创建与Ramdisk驱动模块的通信信道并将对虚拟机磁盘读写操作后的结果通过通信信道反馈至Ramdisk驱动模块；
Ramdisk驱动模块，位于系统内核层，用于创建设备对象虚拟磁盘供Windows文件系统操作；将Windows文件系统对设备对象虚拟磁盘的读写操作命令通过通信信道传递给Ramdisk读写处理模块，并将Ramdisk读写处理模块反馈的读写结果转发至Windows文件系统；
控制模块，位于系统应用层，用于把需要操作的虚拟机磁盘的磁盘信息传递给Ramdisk读写处理模块；控制Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信信道；控制Ramdisk驱动模块创建设备对象。
作为一种改进，所述Ramdisk读写处理模块包括：
虚拟机磁盘读写模块，用于对虚拟机磁盘进行读写操作；
通信创建模块，用于创建与Ramdisk驱动模块的通信信道；
数据传递模块，用于接收Ramdisk驱动模块转发的读写命令并将对虚拟机磁盘的读写操作结果发送给Ramdisk驱动模块。
作为一种改进，所述Ramdisk驱动模块包括：
设备对象创建模块，用于创建设备对象虚拟磁盘供Windows文件系统操作；
数据传递模块，用于接收Windows文件系统对虚拟磁盘的读写操作命令并将其转发至Ramdisk读写处理模块；接收Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘的读写操作结果并转发至Windows文件系统。
本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有程序，使得当处理器执行该程序时能实现上述虚拟机磁盘访问方法。
本发明的有益之处在于：本发明将本来在内核层运行的虚拟机磁盘文件读写模块提到了应用层执行，避免了在内核开发诸多限制，如内存要求、不能调用应用层的DLL模块，内核里开发要对虚拟机磁盘文件重新编码解析等。虚拟机磁盘文件读写模块放到应用层后，对虚拟机磁盘文件的操作模块只要一份就能解决克隆和文件操作的要求。将内核复杂的操作提到应用处理，也避免了由于程序的不稳定引起系统的不稳定，避免系统崩溃蓝屏，应用层的程序出问题只会影响此程序本身的执行。
附图说明
图1为现有虚拟机磁盘访问流程示意图。
图2为本发明的结构原理图。
图3为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
虚拟机磁盘以文件的形式存储于硬盘等存储设备中，其文件格式Windows文件系统并不能直接访问。因此想要Windows文件系统直接访问虚拟机磁盘，必须先将虚拟机磁盘虚拟成磁盘设备。现有的做法一般是Windows文件系统调用虚拟磁盘驱动，通过虚拟磁盘驱动调用虚拟机磁盘读写模块读取虚拟机磁盘文件后虚拟成虚拟磁盘进行访问。这使得虚拟机磁盘读写模块必须位于系统内核。
需要说明的是，本发明中虚拟机磁盘是指通过VMWare、VPC等软件模拟的虚拟机的磁盘设备，其实质是一段硬盘等存储介质的存储空间，例如本发明中的虚拟机磁盘V。而虚拟磁盘是指将一部分内存空间划分出来虚拟成的磁盘设备，其实质是一段内存存储空间，例如本发明中的虚拟磁盘D。
为了将虚拟机磁盘读写模块提升到应用层，如图2所示，本发明提供一种虚拟机磁盘访问系统，具体包括：
Ramdisk读写处理模块，位于系统应用层，用于对虚拟机磁盘进行读写操作；创建与Ramdisk驱动模块的通信信道并将对虚拟机磁盘读写操作后的结果通过通信信道反馈至Ramdisk驱动模块。
Ramdisk驱动模块，位于系统内核层，用于创建设备对象虚拟磁盘供Windows文件系统操作；将Windows文件系统对设备对象虚拟磁盘的读写操作命令通过通信信道传递给Ramdisk读写处理模块，并将Ramdisk读写处理模块反馈的读写结果转发至Windows文件系统。
控制模块，位于系统应用层，用于把需要操作的虚拟机磁盘的磁盘信息传递给Ramdisk读写处理模块；控制Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信信道；控制Ramdisk驱动模块创建设备对象。
具体地，Ramdisk读写处理模块包括：
虚拟机磁盘读写模块，用于对虚拟机磁盘进行读写操作；
通信创建模块，用于创建与Ramdisk驱动模块的通信信道；
数据传递模块，用于接收Ramdisk驱动模块转发的读写命令并将对虚拟机磁盘的读写操作结果发送给Ramdisk驱动模块。
所述Ramdisk驱动模块包括：
设备对象创建模块，用于创建设备对象虚拟磁盘供Windows文件系统操作；
数据传递模块，用于接收Windows文件系统对虚拟磁盘的读写操作命令并将其转发至Ramdisk读写处理模块；接收Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘的读写操作结果并转发至Windows文件系统。
如图3所示，本发明还提供一种虚拟机磁盘访问方法，包括：
S1、把虚拟机磁盘V的磁盘信息传递给Ramdisk读写处理模块；具体地，控制模块把需要进行读写操作的虚拟机磁盘V的磁盘信息包括磁盘大小、扇区大小、起始位置等等利用DeviceIOCtrl函数发送给Ramdisk读写处理模块，便于Ramdisk读写处理模块定位虚拟机磁盘V在实体硬盘等存储介质上的位置。
S2、Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信通道T；本实施例中，Ramdisk读写处理模块通过共享内存的方式建立与Ramdisk驱动模块的通信通道T，具体包括：
S21、Ramdisk读写处理模块分配内存和事件对象句柄，并通过deviceIOCtrl函数将分配内存的和事件对象句柄传递给Ramdisk驱动模块；
S22、Ramdisk驱动模块把Ramdisk读写处理模块分配的内存和事件对象句柄映射成内核地址，从而与Ramdisk读写处理程序共享所述内存和事件对象。
S3、Ramdisk驱动模块创建设备对象虚拟磁盘D；具体地，当Ramdisk驱动模块被Windows系统加载到内存时，Ramdisk驱动模块主函数调用Windows系统API中的ioCreateDevice函数创建设备对象虚拟磁盘D。为了方便应用程序对虚拟磁盘D的操作，可以将虚拟磁盘D映射成盘符或者符号链接，例如F盘。这样系统中就会新出现一个盘符F，应用程序通过Windows文件系统直接对其中的文件进行添加、删除、修改等操作即可。
对用应用程序和Windows文件系统来讲，访问虚拟磁盘D和访问实体磁盘的步骤是一样的。本实施例中，通过在Ramdisk驱动模块和Ramdisk读写处理模块创建一个跨越内核层和应用层的通信通道T，即共享内存，使得表面上Windows文件系统访问的是虚拟磁盘D，而实际上通过Ramdisk驱动模块和Ramdisk读写处理模块的数据共享，读写操作实际是对虚拟机磁盘V进行的，从而达到了将虚拟机磁盘读写处理模块放置到应用层的目的。
步骤S1～S3是应用程序访问虚拟机磁盘V前的准备工作，从步骤S4开始，是应用程序对虚拟机磁盘V操作的具体过程。
S4、当应用程序试图通过Windows文件系统对虚拟磁盘D进行读写操作从而操作虚拟机磁盘V时，Ramdisk驱动模块把Windows文件系统对虚拟磁盘D的读写命令通过通信信道T传递给Ramdisk读写处理模块；
S5、Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘V进行读写，并将读写后的结果通过通信信道T反馈至Ramdisk驱动模块；具体的，Ramdisk读写处理模块通过调用ReadFile/WriteFile命令(即本发明系统中的虚拟机磁盘读写模块)对虚拟机磁盘V进行读写操作。
S6、Ramdisk驱动模块将读写后的结果转发至Windows文件系统，再由Windows文件系统反馈至应用程序。
本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有程序，使得当处理器执行该程序时能实现上述虚拟机磁盘访问方法。
本发明中并不由处于系统内核的Ramdisk驱动模块直接读写虚拟机磁盘V，而是将读写命令传递给位于系统应用层的Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘V进行读写操作后，再将读写后的结果反馈给Windows文件系统。而对于Windows文件系统以及应用程序来说，其访问的都是一个虚拟磁盘D，访问方式并不发生改变。而将Ramdisk读写处理模块放置到系统应用层后，方便调用应用层的DLL模块，无需对虚拟机磁盘文件重新编码解析，即使出错也只是影响应用程序而不会造成系统不稳定。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种虚拟机磁盘访问方法，其特征在于包括：
把虚拟机磁盘V的磁盘信息传递给Ramdisk读写处理模块；
Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信通道T；
Ramdisk驱动模块创建设备对象虚拟磁盘D；
当应用程序试图通过Windows文件系统对虚拟磁盘D进行读写操作从而操作虚拟机磁盘V时，Ramdisk驱动模块把Windows文件系统对虚拟磁盘D的读写命令通过通信信道T传递给Ramdisk读写处理模块；
Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘V进行读写，并将读写后的结果通过通信信道T反馈至Ramdisk驱动模块；
Ramdisk驱动模块将读写后的结果转发至Windows文件系统，再由Windows文件系统反馈至应用程序。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟机磁盘访问方法，其特征在于：所述Ramdisk读写处理模块通过共享内存的方式建立与Ramdisk驱动模块的通信通道T。
3.根据权利要求2所述的一种虚拟机磁盘访问方法，其特征在于所述Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信通道T的方法包括：
Ramdisk读写处理模块分配内存和事件对象句柄，并通过deviceioctrl函数将分配内存的和事件对象句柄传递给Ramdisk驱动模块；
Ramdisk驱动模块把Ramdisk读写处理模块分配的内存和事件对象句柄映射成内核地址，从而与Ramdisk读写处理程序共享所述内存和事件对象。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟机磁盘访问方法，其特征在于所述Ramdisk驱动模块创建设备对象虚拟磁盘D的方法包括：
当Ramdisk驱动模块被Windows系统加载到内存时，Ramdisk驱动模块主函数调用Windows系统API中的ioCreateDevice函数创建设备对象虚拟磁盘D。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟机磁盘访问方法，其特征在于：将虚拟磁盘D映射成盘符或者符号链接以供应用程序操作。
6.根据权利要求1所述的一种虚拟机磁盘访问方法，其特征在于：Ramdisk读写处理模块通过调用ReadFile/WriteFile命令对虚拟机磁盘V进行读写操作。
7.一种虚拟机磁盘访问系统，其特征在于包括：
Ramdisk读写处理模块，位于系统应用层，用于对虚拟机磁盘进行读写操作；创建与Ramdisk驱动模块的通信信道并将对虚拟机磁盘读写操作后的结果通过通信信道反馈至Ramdisk驱动模块；
Ramdisk驱动模块，位于系统内核层，用于创建设备对象虚拟磁盘供Windows文件系统操作；将Windows文件系统对设备对象虚拟磁盘的读写操作命令通过通信信道传递给Ramdisk读写处理模块，并将Ramdisk读写处理模块反馈的读写结果转发至Windows文件系统；
控制模块，位于系统应用层，用于把需要操作的虚拟机磁盘的磁盘信息传递给Ramdisk读写处理模块；控制Ramdisk读写处理模块创建与Ramdisk驱动模块的通信信道；控制Ramdisk驱动模块创建设备对象。
8.根据权利要求7所述的一种虚拟机磁盘访问系统，其特征在于所述Ramdisk读写处理模块包括：
虚拟机磁盘读写模块，用于对虚拟机磁盘进行读写操作；
通信创建模块，用于创建与Ramdisk驱动模块的通信信道；
数据传递模块，用于接收Ramdisk驱动模块转发的读写命令并将对虚拟机磁盘的读写操作结果发送给Ramdisk驱动模块。
9.根据权利要求7所述的一种虚拟机磁盘访问系统，其特征在于所述Ramdisk驱动模块包括：
设备对象创建模块，用于创建设备对象虚拟磁盘供Windows文件系统操作；
数据传递模块，用于接收Windows文件系统对虚拟磁盘的读写操作命令并将其转发至Ramdisk读写处理模块；接收Ramdisk读写处理模块对虚拟机磁盘的读写操作结果并转发至Windows文件系统。
10.一种电子设备，包括处理器和存储介质，其特征在于：所述存储介质中存储有程序，使得当处理器执行该程序时能实现权利要求1～6所述的虚拟机磁盘访问方法。
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