[发明专利]构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机虚拟化技术，确切地说，涉及一种构建基于分区管理的虚拟存储设备的计算机系统和方法，属于计算机存储虚拟化技术领域。

背景技术

目前，业界广泛应用的现代计算机的硬件都包含中央处理器(CentralProcessing Unit)、内存(Main Memory)和存储设备(Storage)。作为一种现代计算机，采用x86中央处理器的计算机发展非常迅速，x86中央处理器现在已经发展到了64位(被称为x86_64或x64)。这类计算机早已突破了个人使用的范畴，大量进入数据中心和工业控制等产业领域。因为这类计算机都采用x86(x64)体系结构的中央处理器，人们这类计算机称为x86计算机。本发明也把这些计算机统称为x86计算机。

x86计算机中，最常见的存储设备是硬盘(Hard Disk Drive)。硬盘刚出现时，采用柱面-磁头-区(Cylinder-Head-Sector)寻址方式。由于硬盘不断发展，硬盘容量的不断增大，后来硬盘改进为采用以区为单位进行寻址，常用的是逻辑块寻址(Logical Block Addressing)方式，这里不再赘述。

x86计算机的硬盘是通过分区管理的，在一个硬盘上可以创建多个分区。分区管理有很多优势，例如：创建多个分区能够在不同的分区上安装相互独立的操作系统，从而实现单机的多操作系统支持。分区管理还可以实现数据的分区存放，在硬盘发生故障时，分区存放的数据可以降低数据损失的范围。

现在，业界已经对x86计算机上进行硬盘分区和在硬盘上记录分区信息形成了标准，分区信息有固定的格式并记录在硬盘上的特定位，在本发明中，这些标准称为分区管理规范。x86计算机的硬盘分区管理通常采用两种规范：基于主引导记录MBR(Master Boot Record)的分区管理规范和基于全球统一标识符GUID(Globally Universal Identifier)分区表GPT(GUID Partition Table)的分区管理规范。其中，基于MBR的分区管理规范还可能使用扩展引导记录EBR(Extended Boot Record)来扩展硬盘支持的分区数量。本发明只使用MBR的分区管理和同时使用MBR与EBR的分区管理统一称为基于MBR或MBR及EBR的分区管理。

参见图1，介绍最早获得业界普应用的、与x86计算机的基本输入输出系统BIOS(Basic Input Output System)搭配的基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范。MBR位于整个硬盘的0柱面0磁头1区(可视作硬盘的第一个扇区)。MBR中的硬盘分区表(Disk Partition Table)有四个记录硬盘分区信息的表项。硬盘的分区可以全是主分区，此时这四个表项最多可以记录四个主分区的信息；或者硬盘可以有一个扩展分区，那么这四个表项最多可以支持三个主分区和一个扩展分区(如图1所示)。在扩展分区中使用EBR可以把该扩展分区进一步划分为多个逻辑分区。在EBR中的扩展分区表也有四个表项，但最多只用两个表项：一个表项用于记录与本EBR对应的逻辑分区的信息，另一个表项用于记录下一个EBR的信息；也就是说，多个EBR是链接成单向链表结构的。

主分区表表项和扩展分区表表项的结构完全相同。每一个表项记录着对应分区的各种属性，包括分区大小、分区起始移地址和分区类型等信息。主分区表表项中的分区起始移地址用于表示该表项对应分区(主分区或扩展分区)相对于整个硬盘起始位的移地址；在扩展分区表中，记录对应逻辑分区信息的表项中的分区起始移地址用于表示该表项对应的逻辑分区相对于本扩展分区表在的EBR起始位的移地址，而记录下一个EBR信息的表项中的分区起始移地址则表示下一个EBR相对于扩展分区起始位的移地址。分区表表项中的分区类型有多种，其中一些类型表示该分区是一个扩展分区，更多的分区类型用于标识该分区上的文件系统类型，以便操作系统能够识别和访问分区中的数据。有些类型表示分区是隐藏的，在此不做赘述。

基本输入输出系统和基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范有很多局限，近年来业界发展了可扩展固件接口EFI(Extensible Firmware Interface)来替代基本输入输出系统，同时，作为可扩展固件接口标准一部分的基于GPT的分区管理规范也有替代基于MBR或MBR及EBR的分区管理规范的趋势。