文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
基于文件的Xen虚拟磁盘研究
姓名:汤泉
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:李小勇
20081201
上海交通大学申请硕士学位论文摘要
基于文件的 Xen 虚拟磁盘研究
摘要
随着互联网的发展,对软件兼容性和可移植性需求剧增,虚拟机
技术的发展进入了一个繁荣的时代,成为计算机科学领域发展最快的
技术之一。根据虚拟机管理器(VMM:Virtual Machine Monitor)抽
象的虚拟机架构的不同,或根据是否需要修改客户操作系统,虚拟化
技术可以分为准虚拟化和完全虚拟化。Xen 作为英国剑桥大学研究组
提出的一个虚拟化实现方案,最初采用准虚拟化的实现。
I/O 性能始终是虚拟化技术的一个薄弱环节。作为 I/O 虚拟化技
术的重要一环,本论文对准虚拟化下 Xen 的磁盘虚拟化做了深入的
研究,详细分析了虚拟机访问磁盘的流程、特征和工作原理,探讨了
不同的访问模式和读写方式对虚拟机访问虚拟磁盘速度的影响,阐述
了不同格式的虚拟磁盘文件作为虚拟存储设备的优劣。同时,着重选
择功能最强大,Xen 最常用的 Qcow 格式文件作为研究对象,在原有
Qcow 虚拟磁盘访问模型的基础上,引入 TLB 和 Cache 技术,同时针
对该格式本身的特点,在异步访问的模型上加入了特殊的预读机制,
使得虚拟机对虚拟磁盘的 I/O 操作部分转化为直接对内存的读写操
作,减少通过 Xen 访问物理磁盘的开销来提高系统磁盘 I/O 性能。
最后通过搭建实验环境对改进后的系统进行测试,验证了改进
后的虚拟磁盘访问模型可以稳定的运行,其性能比原有模型有较大
的提高。这些改进方法具有一定的代表性和通用性,稍加改动后即可
适用于其他不同的磁盘文件格式和不同的 I/O 虚拟化方式,具有较强
的使用价值和广阔的应用前景。

关键词:Xen,虚拟磁盘,Qcow,预读策略,Cache
I
上海交通大学申请硕士学位论文摘要
Research of File-backed Xen Virtual Disk
ABSTRACT
With the development of the , the requirement of software
compatibility and migration increased. es with a period of virtual
machine technology, which es one of the fastest developed technology
within puter science field. According to the differences of virtual
machine monitor framework or whether to modify guest operating system,
we can classify virtualization technology as para-virtualization and
full-virtualization. At first, Xen was a para-virtualized machine developed by
Cambridge research group.
I/O performance is always a weak aspect of the whole virtualization
technology. In this thesis, we research deeply on disk virtualization of Xen,
amply analyse the architecture and implementation theory of virtual disk
access, discuss the effect of I/O performance through different access module
and different virtual disk format. At last, we focus on the Qcow format virtual
disk, add simulated tlb, cache, readahead technology on it. Via these
measures, we translate original direct disk access into memory access and
improve