CN101876909A - 计算机虚拟化中本地实现物理到虚拟的方法 - Google Patents
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Abstract
一种在本地实现物理到虚拟的方法，该方法包括：安装和启动运行两个部分。安装部分包括在物理机的操作***上运行物理到虚拟安装程序，所述安装程序在所述操作***管理的文件***中创建文件并在所述文件中安装主域；启动运行部分包括计算机加电后加载主域运行，然后由主域在虚拟机中引导并运行原来的操作***，从而实现物理到虚拟的转化。本发明的方法通过在本地实现物理到虚拟的转化达到了简化虚拟化部署的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机虚拟化技术，确切地说，涉及一种本地实现物理到虚拟的方法，属于计算机虚拟化中物理到虚拟转化领域。
背景技术
业界广泛应用的计算机硬件都包含中央处理器(Central Processing Unit)、内存(Main Memory)和存储设备(Storage)。在没有部署虚拟化的计算机***中，操作***运行在物理计算机上，这样的计算机***称为物理机。在虚拟化的计算机***中，操作***可以运行在虚拟机监视器(Virtual MachineMonitor)支撑的虚拟机(Virtual Machine)上，这样的操作***称为客操作***(Guest Operating System)。
计算机虚拟化根据实现方式基本可以划分为图1和图2两种模型。图1描述的是基于主操作***(Host Operating System)的虚拟化模型，一个操作***直接运行在计算机硬件上，称为主操作***，虚拟机监视器运行在该主操作***上并支撑着一个或多个虚拟机(图示中只有一个虚拟机)，虚拟机上运行的操作***是客操作***。主操作***通常是通用的操作***，例如现在广泛使用的Windows操作***等。另一种模型如图2所示，虚拟机监视器直接运行在计算机硬件上，这种虚拟机监视器也称为超级监视器(Hypervisor)。超级监视器支持的虚拟机上运行客操作***。在有些配置环境中，超级监视器可以授权给一个或几个客操作***某些特权，这种操作***被称为特权客操作***，其他的操作***是普通客操作***。典型的例子是特权客操作***可以直接访问某些计算机资源，而其他普通客操作***通过与特权客操作***交互间接访问这些计算机资源，这样的设计通常具有安全性等方面价值。
虽然虚拟化技术在实现方式上有不同，但是，在本发明技术范畴内，我们不关心这些差异，而是将虚拟化计算机***中的软件抽象为两种单元：主域和客域。客操作***为客域，其他部分是主域。比如，在第一种基于主操作***的模型里，主操作***上的虚拟机监视器提供虚拟机以支撑运行客操作***，本发明将该主操作***(含虚拟机监视器)称为主域，将客操作***称为客域。同样地，在基于超级监视器的模型中，我们称超级监视器为主域，客操作***为客域。需要说明的是，在超级监视器的模型中，如果配置了特权客操作***，而其他的客操作***需要特权客操作***提供的服务，那么我们也把特权客操作***划到主域中，而普通的客操作***是客域。
下面我们重点描述一下与本发明相关的虚拟化部署技术。一种简单的方法是在计算机硬件上先安装主域，然后由主域启动虚拟机，再在虚拟机中安装客操作***。然而，现在很多使用中的计算机***是没有部署虚拟化的，操作***直接安装在物理计算机上，应用安装运行在操作***之上并通过操作***访问存储设备上的数据。随着虚拟化的流行，一个重要的课题是如何把这个安装运行在物理计算机上的操作***(也可以包括安装运行在操作***上的应用，以及操作***管理的存储设备上的数据，在这里我们统一用操作***代表)转移到虚拟机上，作为虚拟化的计算机***上的客域。而这种把物理计算机上的操作***转移到虚拟机上运行的技术称为物理到虚拟(P2V，Physical to Virtual)技术。当前的物理到虚拟技术通常涉及克隆和配置两个方面。克隆指的是把已存在的物理计算机上的操作***拷贝到已经安装主域的计算机***中，然后由该主域的虚拟机监视器在虚拟机中引导并运行所述拷贝的操作***映像。因为该拷贝的操作***映像原来是运行在物理计算机上的，操作***的配置是与物理计算机的硬件结构相一致的，通常与虚拟机的虚拟硬件结构并不一致，物理到虚拟配置主要是修改拷贝的操作***映像中的某些配置信息使之与虚拟机的硬件环境一致，这个经过物理到虚拟配置的映像就可以在虚拟机中运行了。上述的物理到虚拟技术可以比较方便的把一台物理机上的操作***转移到另一台部署了虚拟化的计算机上，然而本地计算机直接实现物理到虚拟的转化的需求随着客户端虚拟化的流行也变得迫切起来。
总之，如何更好地解决计算机虚拟化本地实现物理到虚拟的转化就变成了一个亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种本地实现物理到虚拟的方法。在本发明的方法中，通过在物理机上运行物理到虚拟安装程序，实现物理到虚拟的转化，并且原物理机上的操作***不需要克隆即可直接运行在转化后的计算机***中主域支撑的虚拟机上，从而较好地解决了现有技术的缺陷。
为了达到上述目的，本发明提供了一种本地实现物理到虚拟的方法，该方法包括安装和启动运行两个部分，其特征在于：安装部分通过在物理机的操作***上运行物理到虚拟安装程序，在所述操作***管理的文件***中创建文件，并在所述创建的文件中安装主域。启动运行部分包括计算机加电启动后加载主域运行，然后由主域在虚拟机中引导并运行原来的操作***，从而实现物理到虚拟的转化。
本发明方法的安装部分包括下列操作步骤：
(1)所述安装程序在物理机的操作***所管理的文件***中创建文件
(2)所述安装程序在所述创建的文件中安装主域
上述物理到虚拟安装程序是一般的应用程序，该安装程序通过调用物理机的操作***的应用程序编程接口(API，Application Programming Interface)，实现对物理机所管理的文件***进行访问并在该文件***中创建一个或多个文件，然后在所述创建的文件上安装主域。
在本发明方法的安装部分的步骤(1)中，安装程序创建的各文件在存储设备上是地址连续的。如果在文件***中存在足够的地址连续的空闲空间，则所述安装程序可以直接在上面创建地址连续文件；如果不存在足够的地址连续的空闲空间，则所述安装程序可以通过搬移部分已经使用的存储空间来获得连续的空闲空间用于创建文件。
在虚拟化的计算机***中，主域的加载运行要早于客域。上述安装程序可以修改该计算机上的引导程序和/或与引导相关的引导配置，使得计算机在加电后可以加载主域运行。
本发明方法的启动运行部分包括下列操作步骤：
(1)在计算机加电后首先加载主域运行。
(2)所述主域在虚拟机中引导并运行原来的物理机上的操作***
因为原来的物理机上的操作***访问的存储设备包含主域所在的区域，在物理到虚拟转化之后，所述操作***转化而来的客域可能还要访问这部分区域，所述启动运行部分的步骤(2)中，为了主域的安全，主域需要对存储设备上主域所在的区域进行保护。客域通过主域访问存储设备的时候，主域检查访问的区域是否是主域所在的位置，如果判定是，则由主域进行访问哑化处理，防止客域获取主域信息或破坏主域的数据。
总之，本发明提供了一种方便地本地实现物理到虚拟的方法，能够大大简化从物理到虚拟的过程，具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1是基于主操作***实现的虚拟化计算机***结构示意图。
图2是基于超级监视器实现的虚拟化计算机***结构示意图。
图3在文件***中创建文件和安装主域示意图
图4主域检查客域存储设备访问并保护主域示意图
图5物理到虚拟的操作步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
参见图3，介绍本发明的物理到虚拟的安装部分。通常的物理机***包括两个部件：计算机硬件装置和在该计算机硬件装置上运行的软件，其中计算机硬件装置300至少设有中央处理器301、内存302和存储设备303。软件包括操作***内核500和操作***应用层100。文件***501由操作***建立在存储设备303上。物理到虚拟安装程序101通过调用操作***提供的应用程序编程接口102，在文件***501上建立一个或多个文件组成的文件集502。物理到虚拟安装程序101通过调用应用程序编程接口102将主域安装到文件集502中的文件上，并通过操作***内核500把文件内容同步到存储设备303上。
本发明方法的安装部分包括下列操作步骤：
(1)物理到虚拟安装程序调用操作***API在物理机操作***管理的文件***中创建出一个或多个文件。
(2)该物理到虚拟安装程序调用操作***API将主域安装到所述创建的文件中。
在所述本发明方法的安装部分的步骤(1)中，安装程序101创建的文件集502中各文件在存储设备303上是地址连续的。
参见图4，介绍本发明的物理到虚拟的启动运行部分。本发明方法的启动运行部分，其特征在于：计算机加电后加载主域200运行，并由主域200的虚拟机监视器203在虚拟机400中的引导运行原物理机上的操作***作为客域100运行。
本发明方法的启动运行部分包括下列操作步骤：
(1)在计算机加电后首先加载主域运行。
(2)主域的虚拟机监视器在虚拟机中引导运行原物理机上的操作***。
图4所示为通过物理到虚拟安装过程后，客域100在主域200上运行的情况。客域100由原物理机的操作***在物理到虚拟后转化而来，为了使客域100与原物理机的操作***访问的存储设备303和文件***501保持一致，客域100在虚拟机400内访问的虚拟存储设备403同硬件300上的存储设备303保持一致，当客域100中的应用101在访问客操作***内核500的文件***501中的文件时，主域200将对该操作进行判定，当判定访问的区域属于主域200所在的区域时，主域通过哑设备202进行访问哑化操作处理。比如，应用101对虚拟存储设备403上的区域404执行读操作时，因为该区域对应存储设备303上的主域所在的区域304，主域会通过哑设备202返回全0数据，当应用101对虚拟存储设备403上的区域404执行写操作时，主域会通过哑设备202全部丢弃要写的内容而不真正地写到存储设备303上主域所在的区域304。这样有效地保护了主域100在存储设备303上的数据。
本发明的创新之处是：可以直接在本地完成对物理到虚拟的转化过程，不需克隆且不破坏原有物理机上的所有数据，同时本发明的物理到虚拟过程大大简化了用户需要参与的程度，便利于在各种计算机上部署虚拟化软件。
需要说明的是，本发明中的计算机硬件装置可以包括大型计算机、小型计算机、服务器、工作站、个人计算机和手机等智能设备的各种计算机。另外，图4是基于超级监视器的虚拟化模型来描述本发明的方法，这只是便利于说明，其他计算机的虚拟化模型都在本发明的适用范围内。
Claims (6)
1.一种在本地实现物理到虚拟的方法，该方法包括安装和启动运行两个部分，其特征在于：安装部分包括在物理机的操作***上运行安装程序在所述操作***管理的文件***中创建文件，并在所述创建的文件中安装主域；启动运行部分包括计算机加电启动后加载所述主域运行，然后由所述主域在虚拟机中引导并运行原来的操作***，从而实现物理到虚拟的转化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法的安装部分包括下列操作步骤：
(1)所述安装程序在物理机的操作***所管理的文件***中创建文件
(2)所述安装程序在所述创建的文件中安装主域
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法的启动运行部分包括下列操作步骤：
(1)计算机加电后加载所述主域运行
(2)所述主域在虚拟机中引导并运行原来的操作***
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述安装部分还包括修改计算机的引导程序和/或与引导相关的配置，使计算机加电启动后引导程序加载主域运行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述安装程序创建的文件在计算机存储设备上是地址连续的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：主域在客域通过主域访问存储设备的时候，主域检查客域访问的存储设备区域是否是主域所在的位置，如果是，那么主域进行访问哑化处理以保护主域。
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