[发明专利]对包含虚拟机的宿主机硬盘进行碎片整理的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬盘碎片整理方法和系统，更具体地，涉及一种 对包含虚拟机的宿主机系统的物理硬盘进行碎片整理的方法和系统。

背景技术

目前，虚拟机技术已经在很多应用领域中得到了广泛的接受。图 7示出了一个示例性的虚拟机系统及其宿主机系统的例子。如图所示， 在宿主机系统中建立了多个虚拟机系统201-204。在宿主机系统中， 还包括服务控制台、宿主机系统和虚拟机系统之间的VMWare虚拟 层。宿主机系统例如是具有Intel架构，可以包括CPU、内存、硬盘 以及网络接口卡等等。宿主机系统根据不同的用途和自身可用的资源 为这些虚拟机系统分别分配资源，例如CPU、硬盘、I/O接口等，由 此使得每个虚拟机可以独立运行不同的应用程序。在宿主机系统中， 每个单独的虚拟机中的操作系统和应用都认为自己运行在一台真实 的、类似于宿主机的独立计算机。如图7所示，在虚拟机上可以运行 诸如MicroSoft公司的Windows2000的操作系统，虚拟机系统在为 该虚拟机分配的虚拟硬盘上存储并读取文件并独立地执行各种运算 任务。上述虚拟机的应用可以带来各种优点，例如，由于在一台宿主 机系统中可以分配多个虚拟机系统，因此只需要购置宿主机就可以并 行互不干扰的地执行各种任务。当任务结束之后，虚拟机所占用的资 源可以被释放或者被灵活地裁剪以应用于其他的任务，由此节约了大 量的硬件投资并大大增强了系统的伸缩性和灵活性。此外，虚拟机系 统还可以为关键的应用保证资源分配。由于上述优点，在实际应用中， 使用虚拟机系统可以将软件和硬件成本降低约40％，并且能够降低大 约70％的维护成本。

虚拟机系统所使用的虚拟磁盘在宿主机的物理硬盘中一般表现 为大文件的形式，例如虚拟机系统可以是VMWare公司的VMWare 虚拟机系统，在宿主机的物理硬盘中被存储为例如^＊.vmdk文件。在 现有技术中，在宿主机中为虚拟机分配硬盘空间主要包括三种方法：

1)在创建虚拟机时在宿主机上为虚拟机一次性地分配硬盘空间， 例如，创建虚拟机时就为虚拟机的虚拟硬盘分配预定的空间，例如40G 字节。

2)逐次地为虚拟机分配硬盘空间，例如，根据虚拟机的需要， 每次在宿主机硬盘上为虚拟机分配预定的空间，例如，当每次虚拟机 提出申请时为其分配2G字节的空间。

3)在宿主机硬盘上为虚拟机动态地分配所需要的硬盘空间，而 所分配的硬盘空间可以根据虚拟机的需要不断地增长。换言之，在虚 拟机需要的时候才从宿主机的物理硬盘上为其分配所需要的空间。

众所周知，在现有的操作系统中存在定期或不定期对硬盘进行碎 片整理的需要。此处的硬盘碎片是指在存储时由于各种原因导致文件 在硬盘中被存储在不连续的多个位置处。如果这样的碎片的数量过 多，则会导致在访问该文件时硬盘的磁头需要频繁地跳转到不同的物 理位置来访问该文件。这将导致文件读取时间延长，硬盘使用寿命缩 短，进而使得系统的性能下降。因此，为了解决上述问题，需要定期 或不定期地进行硬盘碎片整理，尽可能地使每个文件存放在连续的物 理位置，这样在读取这些文件时减少了磁头寻道的次数。

以下，将分析在其上运行有虚拟机系统的宿主机系统中进行碎片 整理时的情况。首先，对于宿主机而言，宿主机硬盘上存在用于虚拟 机的大文件(以下称为大文件A，其对应于虚拟机的虚拟硬盘)和其 他各种文件。在创建虚拟机系统并在宿主机的物理硬盘上为该大文件 A分配空间时：对于上述分配方式1)，宿主机硬盘上不一定会有所 需尺寸的连续空闲空间，因此，该大文件A会在宿主机硬盘上占据不 连续的存储位置；而对于上述分配方式2)和3)，逐次分配和动态 分配本身的性质决定了该大文件A在宿主机硬盘上占据不连续的存 储位置的可能性是非常高的。

如上所述，对于宿主机而言，宿主机需要对该大文件A以及宿 主机上的其他文件进行碎片整理。其次，对于虚拟机系统而言，如图 7所示，由于在虚拟机上也运行了诸如Windows2000这样的操作系统， 因此当虚拟机在其虚拟硬盘上执行文件读写时，对于虚拟硬盘来说也 存在着文件不连续的情况。为了提升系统的性能，也需要对虚拟机定 期或不定期地进行碎片整理以缓解这种问题。