[发明专利]一种面向虚拟集群的共享存储系统

权利要求书

1.一种面向虚拟集群的共享存储系统，其特征在于，所述共享存储系统由两台网络互连的物理主机组成，所述物理主机中包括多个虚拟机、共享存储空间和虚拟机服务模块；所述虚拟机包括虚拟设备、设备驱动模块和用户编程接口模块；所述虚拟机服务模块包括虚拟机监控模块、消息转发模块和系统锁管理模块；其中：

(1)所述物理主机中：

(1.1)所述虚拟机是由命令行启动的；(1.2)所述共享存储空间是posix语义的共享存储空间；(1.3)所述虚拟机服务模块，用于监控物理机上虚拟机的启动和退出：当有虚拟机启动时，向新启动的虚拟机通告共享存储空间和一个在主机上唯一的虚拟机编号，当有虚拟机退出时，向其它虚拟机通告退出情况；所述虚拟机服务模块还用于负责整个系统协议的消息转发；所述虚拟机服务模块还用于负责和另一台主机上的虚拟机服务模块的通信以及和本地物理机上的虚拟机设备中通信模块的通信；所述虚拟机服务模块负责参与维护系统共享存储访问的一致性，包括更改共享存储的页状态，从共享存储空间读出请求页，向共享存储空间写入请求页；其中一台主机上的虚拟机服务模块同时还负责管理系统的锁，负责处理锁请求和锁释放消息；

(2)所述虚拟机中：

(2.1)所述虚拟设备是由软件模拟的虚拟设备，包括共享存储映射模块、寄存器模块、通信模块和同步模块；(2.2)所述设备驱动模块用于驱动虚拟设备；(2.3)所述用户编程接口模块用于为用户提供一个统一共享存储空间的访问接口，访问接口通过对虚拟设备寄存器的读写操作来传递应用层的访问请求，该编程接口实现了一种基于锁的编程语义；

(3)所述虚拟设备中：

(3.1)所述共享存储映射模块用于将主机上监控模块提供的共享存储空间映射至虚拟设备的存储空间，供上层应用程序使用；(3.2)所述寄存器模块用于探测应用层通过编程接口发送的请求，包括应对系统的初始化参数设置和读取请求，对共享存储空间的访问请求，锁释放和锁申请请求；(3.3)所述通信模块负责与主机上的虚拟机服务模块的通信流程，用于接收和发送系统消息，所述通信模块还负责处理寄存器模块探测到的来自应用层的消息的处理以及负责来自主机上虚拟机服务模块的消息的处理，保证对共享存储访问的一致性和正确性；(3.4)所述同步模块负责系统的同步机制，所述同步机制包括异步中断机制和全局等待机制。

2.如权利要求1所述的面向虚拟集群的共享存储系统，其特征在于：所述共享存储系统的整体存储空间由两台主机共同提供，其中一台主机提供共享存储空间的低地址空间，另一台提供共享存储空间的高地址空间。

3.如权利要求1或2所述的面向虚拟集群的共享存储系统，其特征在于：所述两台互连的物理主机均采用全地址本地缓存，以避免页面替换引起的系统性能震荡。

4.如权利要求1或2所述的面向虚拟集群的共享存储系统，其特征在于：所述虚拟设备中包含有应用层进程编号和虚拟机编号的映射表，将应用层进程的编号和对应的虚拟机编号联系起来，从而为应用层屏蔽了底层的具体消息转发流程。

5.如权利要求1或2所述的面向虚拟集群的共享存储系统，其特征在于：所述虚拟设备中的寄存器模块采用异步探测模式，能及时探测到应用层的相关请求，同时不影响虚拟机的性能。

6.如权利要求1或2所述的面向虚拟集群的共享存储系统，其特征在于：所述虚拟机服务模块对所在主机上的虚拟机的管理方式为集中式管理，利于系统对数据一致性的维护。

7.如权利要求1或2所述的面向虚拟集群的共享存储系统，其特征在于：所述虚拟机服务模块中的锁管理模块，当处理锁释放消息时，采用最近释放原则，即如果锁请求的源虚拟机和最近释放锁的虚拟机在同一主机上，那么该锁请求可优先获取锁，有效避免共享页面在两台主机之间无谓的迁移，所述虚拟机服务模块中的锁管理模块，采用读锁写锁分离机制，实现共享存储空间的串行写和并行读。