[0067]请求编号和目标镜像块编号是当镜像模板注册到系统后进行计算，并填充到请求 编号转换表中的，寻址过程中无需进行额外计算；模板镜像从系统中删除后需清除各个计 算节点中请求编号转换表中相关内容；
[0068] 为了提高查询效率，可将请求编号转换表W键值对的方式放入内存中；memcached 和redis该两个开源系统提供了在内存中W键值对的方式缓存数据的功能，可W采用该两 个系统去存储请求编号转换表；
[0069] (3.6)根据目标镜像块编号查询该编号是否命中共有缓存；若是，返回所查询的 数据；若否，则查询模板镜像中对应的镜像块，获取所请求的数据。
[0070] 如图2所示，步骤化4)中的读写请求转发规则具体如下：
[0071] (3. 4. 1)根据网络负载信息分配各个计算节点对应的虚节点个数；网络负载大的 节点分配到较少的虚节点，网络负载小的节点分配到较多的虚节点；
[007引 （3. 4.。判断是否出现可用带宽为零的计算节点，若是，则进入步骤（3.4. 1)，重 新确定该计算节点对应的虚节点数；若否，则进入步骤化4.3);
[007引 （3. 4. 3)根据虚节点信息获取读写请求的目的节点，然后进入步骤化4. 4);
[0074] (3. 4. 4)判断读写请求的源节点与目标节点间的拓扑距离是否大于或等于预先 设定的阔值；若是，则不转发读写请求，并将该目标节点暂时从哈希环中去除，进入步骤 (3. 4. 3)，重新获取目标节点；其中，拓扑距离是指读写请求在源节点与目标节点间经过的 交换机跳数；
[007引 （3. 4.W重复步骤化4.扣~化4. 4)，直到读写请求的源节点与目标节点间的拓 扑距离小于阔值，进入步骤化4.6);
[0076] (3. 4. 6)将读写请求转发至目的节点。
[0077] 本发明实施例1的集群基本硬件和软件配置如表1所示，管理节点1个，计算节点 和存储节点数量根据数据中屯、规模配置，均不少于1个；
[007引表1实施例1的集群基本硬件和软件配置列表
[0079]
【主权项】
1. 一种网络感知的虚拟机镜像存储系统，其特征在于，所述系统基于私有缓存和公有 缓存两级缓存构架，包括私有缓存管理模块、公有缓存管理模块、网络监控模块、决策模块 和动态寻址模块；私有缓存管理模块、公有缓存管理模块、网络监控模块和动态寻址模块位 于计算节点；决策模块位于管理节点； 其中，私有缓存管理模块用于管理计算节点中的私有缓存：根据读写请求对私有缓存 进行读写，完成私有缓存中的数据替换；并在私有缓存未命中的情况下将虚拟机发出的读 写请求传递给动态寻址模块； 公有缓存模块用于管理计算节点中的公有缓存，根据动态寻址模块转发的虚拟机的读 写请求，对公有缓存进行读写，完成公有缓存中的数据块替换； 网络监控模块用于监控各个计算节点上的网络负载，并将网络负载信息发送给决策模 块； 决策模块用于根据收集到的网络负载信息确定各计算节点的读写请求转发规则； 动态寻址模块用于接收访问私有缓存未命中的读写请求，以及从其他动态寻址模块转 发过来的读写请求；并根据决策模块确定的读写请求转发规则将读写请求转发到相应的目 的节点中的其他动态寻址模块。
2. -种基于权利要求1所述的网络感知的虚拟机镜像存储系统的读写请求处理方法， 其特征在于，所述读写请求处理方法具体如下： (1) 存储系统接收到虚拟机所发出的读写请求； (2) 判断请求类型，若为读请求则执行步骤（3)，否则执行步骤（4); (3) 按照动态的虚拟机镜像寻址方式查询并读取相应数据，并将数据返回至虚拟机； (4) 判断写请求是否命中私有缓存；若是，则将相应数据写入私有缓存，并返回成功状 态；若否，则执行写时复制操作，按照步骤（3)读取请求的上下文数据。
3. 如权利要求2所述的读写请求处理方法，其特征在于，步骤（3)所述的动态的虚拟机 镜像寻址方法具体如下： (3. 1)根据读写请求中包含的待访问镜像编号与偏移量地址信息，查找当前节点上的 私有缓存； (3.2)判断读写请求是否命中私有缓存，若是，则返回所查询到的数据；若否，则进入 步骤（3. 3); (3. 3)将镜像编号和偏移量信息转换为一个字符串，将该字符串定义为请求编号； (3. 4)将请求编号作为哈希键，采用一致性哈希算法获取该请求对应的目标节点，根据 读写请求转发规则将请求编号转发到目的节点； (3. 5)根据接收到的读写请求与目标节点中的请求编号转换表，将读写请求对应的请 求编号转换为目标镜像块编号； (3. 6)根据目标镜像块编号查询该编号是否命中共有缓存；若是，返回所查询的数据； 若否，则查询模板镜像中对应的镜像块，获取所请求的数据。
4. 如权利要求2或3所述的读写请求处理方法，其特征在于，所述步骤（3. 4)中的读写 请求转发规则具体如下： (3. 4. 1)根据网络负载信息分配各个计算节点对应的虚节点个数：网络负载大的节点 分配到较少的虚节点，网络负载小的节点分配到较多的虚节点； (3. 4. 2)判断是否出现可用带宽为零的计算节点，若是，则进入步骤（3. 4. I)，重新确 定该计算节点对应的虚节点数；若否，则进入步骤（3.4. 3); (3.4.3)根据虚节点信息获取读写请求的目的节点，进入步骤（3.4.4); (3. 4. 4)判断读写请求的源节点与目标节点间的拓扑距离是否大于或等于预先设定的 阈值；若是，则不转发读写请求，并将该目标节点暂时从哈希环中去除，进入步骤（3. 4. 3)， 重新获取目标节点；其中，拓扑距离是指读写请求在源节点与目标节点间经过的交换机跳 数； (3. 4. 5)重复步骤（3. 4. 3)~（3. 4. 4)，直到读写请求的源节点与目标节点间的拓扑距 离小于阈值，进入步骤（3.4.6); (3. 4. 6)将读写请求转发至目的节点。
5.如权利要求2至4任一项所述的读写请求处理方法，其特征在于，对于树型拓扑结构 的数据中心而言，步骤（3.4.3)所述的阈值设定方法具体为：若某一级中超过半数以上的 交换机的可用带宽不足总带宽的80%，则将读写请求经过该级交换机所需的跳数设定为阈 值。
【专利摘要】本发明公开提供了一种网络感知的虚拟机镜像存储系统，该存储系统包括私有缓存管理模块、公有缓存管理模块、网络监控模块、决策模块和动态寻址模块；其中，私有缓存管理模块、公有缓存管理模块、网络监控模块和动态寻址模块位于计算节点，决策模块位于管理节点；还公开了一种基于以上存储系统的读写请求处理方法，使得网络负载较轻的节点处理更多的镜像访问请求，而网络负载较重的节点处理较少的镜像访问请求，从而避免产生I/O热点，使得全局网络负载均衡；本发明能够根据当前虚拟机通信模式及网络使用状况，自适应的为每个虚拟机读写请求选择合适的目的节点，均衡数据中心网络负载，解决由网络拥塞导致的虚拟机读写中的瓶颈问题。
【IPC分类】H04L29-08
【公开号】CN104811493
【申请号】CN201510187446
【发明人】吴松, 金海 , 王一泓, 陈海宝, 徐骁麟, 罗伟
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月21日