虛擬化環(huán)境下的內(nèi)存臟數(shù)據(jù)回寫機(jī)制研究.pdf

1、在以機(jī)械磁盤為存儲介質(zhì)的計算機(jī)系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)讀寫操作的效率和可靠性將直接影響整個計算機(jī)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。為了在存儲介質(zhì)的讀寫速度、容量以及成本價格方面做出權(quán)衡,現(xiàn)代計算機(jī)操作系統(tǒng)一般采取了以高速緩存、內(nèi)存以及機(jī)械磁盤所組成的三級存儲結(jié)構(gòu),操作系統(tǒng)會在內(nèi)存中專門開辟出一塊空間作為磁盤緩存。在這種結(jié)構(gòu)中,磁盤數(shù)據(jù)寫操作的方法通常分為兩種:寫直達(dá)法和寫回法。如何在這兩種寫方法之間做出權(quán)衡以使得系統(tǒng)既具有較好的可靠性又具有較高的磁盤讀寫性能是一

2、個亟待解決的問題。
　　基于開源虛擬化平臺 Xen的內(nèi)存臟數(shù)據(jù)回寫系統(tǒng)(VWrite)利用計算機(jī)系統(tǒng)虛擬化環(huán)境的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用戶使用習(xí)慣,實(shí)現(xiàn)了一種兼有寫直達(dá)法和寫回法優(yōu)點(diǎn)的磁盤數(shù)據(jù)寫操作的方法。此方法通過修改虛擬機(jī)塊設(shè)備前后端驅(qū)動程序,在虛擬機(jī)管理器中為每個虛擬機(jī)建立塊級別的虛擬機(jī)磁盤緩存。虛擬機(jī)中的應(yīng)用程序均采取寫直達(dá)的方式,將數(shù)據(jù)直接寫到位于虛擬機(jī)管理器的虛擬機(jī)磁盤緩存中,當(dāng)虛擬機(jī)意外崩潰時,虛擬機(jī)管理器可以將對應(yīng)的虛擬機(jī)磁盤

3、緩存上的數(shù)據(jù)寫入物理磁盤,以防止虛擬機(jī)數(shù)據(jù)的意外丟失。同時,與傳統(tǒng)寫直達(dá)方式不同的是,虛擬機(jī)中的應(yīng)用程序只需要將數(shù)據(jù)寫到磁盤緩存即可返回,無需等待數(shù)據(jù)被寫入慢速的物理磁盤,從而在保證虛擬機(jī)數(shù)據(jù)完整性的情況下大幅度提高了傳統(tǒng)寫直達(dá)法的效率。另外,此系統(tǒng)還做了以下工作來進(jìn)一步提高虛擬機(jī)磁盤I/O的性能:在虛擬機(jī)管理器中選擇合適的磁盤I/O調(diào)度算法以減小其對虛擬機(jī)磁盤I/O的性能影響;將虛擬機(jī)磁盤緩存中的請求進(jìn)行統(tǒng)一的排序和合并以提高虛擬機(jī)隨