CN108038384A - 一种高安全的集群共享存储虚拟化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于虚拟化与云计算领域,具体涉及一种高安全的集群共享存储虚拟化方法,所述方法分为两个子环节:存储安全访问控制子环节、存储服务完整性监控子环节;该方法是一种在集群模式下,通过一种高度安全的管理与监控机制,对集群共享存储进行虚拟化管理的***,具体实现了集群环境下,对共享存储数据的读写访问、集群节点状态实时监控、故障与异常条件下数据保护等功能。
Description
技术领域
本发明属于虚拟化与云计算领域,具体涉及一种高安全的集群共享存储虚拟化方法,其是一种在集群模式下,通过一种高度安全的管理与监控机制,对集群共享存储进行虚拟化管理的***,具体实现了集群环境下,对共享存储数据的读写访问、集群节点状态实时监控、故障与异常条件下数据保护等功能。
背景技术
随着云计算技术应用日益广泛,公有云与私有云的概念逐渐深入人心,云计算中心逐渐成为行业准则。虚拟化***作为云计算解决方案的基础,主要解决了计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化三个问题。
存储虚拟化实现了将***(或者集群)中存储设备进行统一资源化管理,形成一个面向全局的逻辑存储池,为整个***提供统一的存储服务。当用户通过***请求分配或者释放存储空间时,相关管理子***会依次为不同用户从池中建立或者删除相关的存储空间。以虚拟化***上的虚拟机服务为例,建立虚拟机时,***会自动根据配置从存储池中申请空间并为虚拟机建立存储卷,虚拟机删除时,为虚拟机建立的存储卷会同步被归还给存储池。
目前条件下,为虚拟机创建的存储卷主要有两种方式:镜像文件、逻辑卷(块设备)。镜像文件这种分配方式,主要基于共享文件***(例如GFS2、GlusterFS等),优点是灵活,缺点是效率较低。逻辑卷(块设备)则缺少细粒度的控制方式,直接提供裸设备接口,效率较高。
在生产应用中,一个虚拟机可以被分配多个存储卷。当***的规模较大(例如数据中心),需要管理的虚拟机数量较多时,虚拟机存储卷管理面临以下挑战:
1、存储卷安全访问
安全访问分为两个角度。第一,每个虚拟机对应若干个存储卷,这些存储卷属于用户私有,应该不允许其它用户或者虚拟机进行访问,无保护措施的访问机制可能造成用户数据泄露或被窃取;第二,虚拟机私有数据被其它用户访问,从技术层面上,会造成对存储卷数据的损坏,甚至数据丢失。无论私有云,还是公有云,用户数据均属于商业机密,在涉密环境,任何程度的数据泄露或者损坏,其后果会更加严重。任何***都不可能工作于理想状态,均有不可预测的设计缺陷或者运行时异常,以及各种不可预测的外部或者内部攻击。
目前技术条件下,对于镜像文件级别的存储卷划分方式,对于存储卷的安全访问控制,相对常用的方式是文件锁。对于块设备级别的分配方式,则普遍面临着访问控制与保护的问题。
2、存储卷完整性保护
集群环境中,任何服务器节点上服务或者硬件异常均可能造成不可预测的结果。数据属于敏感资源,任何不健康状态下的读写均有可能对数据造成不可逆的损坏,***应该有专门的存储卷保护措施。如何在最大化用户***可用性的前提下,对存储卷进行完整性保护,也是目前面临的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何为云计算与虚拟化***提供一种高度安全的集群共享存储虚拟化方法,解决集群中虚拟机存储卷管理的安全访问控制、完整性保护的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种高安全的集群共享存储虚拟化方法,所述方法分为两个子环节:存储安全访问控制子环节、存储服务完整性监控子环节;存储安全访问控制子环节相对独立,通过标准接口的方式,对外提供服务;存储服务完整性监控子环节配置之后,即可实时对存储卷进行完整性保护。
其中,所述存储安全访问控制子环节中,存储卷访问步骤包括:
步骤1:创建存储卷:
步骤2:访问存储卷;
步骤3:克隆存储卷;
步骤4:删除存储卷。
其中,所述服务器存储卷状态监控子环节中,包括步骤:
1)各个节点选举主节点;
2)各个节点之间实时同步节点状态,存储相关服务状态;
3)当发生节点异常时,故障节点自己主动断开与存储的连接,同时主节点强制将其移出集群,保证存储数据完整性
4)当故障节点恢复正常之后,主节点根据情况,自动让恢复之后的节点加入集群。
其中,所述步骤1中包括:
步骤11:注册虚拟机、存储卷到权限认证***,失败跳转到步骤15;
步骤12:获取存储池的互斥锁,失败跳转到步骤14;
步骤13:创建存储卷;
步骤14:向权限认证***确认操作结果;
步骤15:结束。
其中,所述步骤2中包括:
步骤21:通过虚拟机相关信息,对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤27;
步骤22:获取存储卷互斥锁,失败跳转到步骤27;
步骤23:开启虚拟机,允许访问存储卷,失败跳转到步骤27;
步骤24:开启虚拟机成功;
步骤25:关闭虚拟机,结束对存储卷读写,失败跳转到步骤27;
步骤26:申请释放互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则强制关闭虚拟机,并且***在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤27:结束。
其中,所述步骤3中包括:
步骤31:注册虚拟机以及存储卷相关信息,并对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤391;
步骤32:获取存储池互斥锁,失败跳转步骤391;
步骤33:获取被克隆存储卷只读共享锁,失败跳转步骤39;
步骤34:创建新的存储卷,失败,跳转到步骤38;
步骤35:获取新建存储卷的互斥锁,失败则直接删除新建卷,然后跳转步骤38;
步骤36:存储卷数据复制;
步骤37:释放被克隆存储卷共享锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤38:释放存储池互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤39:向权限校验***确认克隆操作结果;
步骤391:结束。
其中,所述步骤4中包括:
步骤41:通过虚拟机相关信息,对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤48;
步骤42:获取存储池互斥锁,失败跳转步骤47;
步骤43:获取存储卷互斥锁,失败跳转步骤45;
步骤44:删除存储卷,失败跳转步骤45;
步骤45:释放存储卷互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤46:释放存储池互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤47:向权限校验***确认删除操作结果;
步骤48:结束。
其中,所述方法可以作为云计算或者虚拟化***的一个存储服务环节使用。
(三)有益效果
与现有技术相比较,本发明通过上述技术方案,解决了集群共享存储条件下,虚拟机存储卷的安全访问控制、存储卷完整性保护的问题。通过对存储卷的创建、克隆、删除等操作进行跟踪,实现了对存储卷与存储卷、存储卷与虚拟机所属关系管理,达到了存储卷权限、生命周期的控制;通过对虚拟机对存储卷(包含存储池)的访问控制,达到了对存储卷的安全访问以及保护;通过对集群服务器节点的关键信息监控、统计、分析,有效防止了服务器节点异常状态下对存储卷的非法访问,达到了对存储卷完整性保护的目的。
附图说明
图1为存储卷访问控制图。
图2为存储卷访问流程图。
图3为存储卷异常保护图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题,本发明技术方案主要包括两个环节内容:
①存储卷安全访问包含虚拟机存储卷权限管理、基于共享存储卷锁服务,这二者实现了对存储卷的安全访问控制。虚拟机存储卷权限管理组件负责对存储卷创建、删除、克隆等进行跟踪统计,并对虚拟机、存储卷等信息实时归档,作为对存储卷等管理的数据库。基于共享存储卷锁服务,主要为存储卷提供锁服务(读写锁互斥锁、只读共享锁)以及节点选举服务。
虚拟机存储卷创建、关闭、克隆、删除等操作,首先经过记录归档以及权限校验,然后根据需要,通过锁服务申请对相应的存储卷加锁或者解锁。
②服务器存储卷状态监控,属于集群服务,通过锁服务提供的节点选举服务,通过对集群各个节点状态(主要是存储服务相关)进行实施监测,当出现异常时,实时断开服务器与存储设备的连接,并将其移出集群,防止数据损坏。
具体而言,为解决上述技术问题,本发明提供一种高安全的集群共享存储虚拟化方法,如图1-图3所示,所述方法分为两个子环节:存储安全访问控制子环节、存储服务完整性监控子环节;存储安全访问控制子环节相对独立,通过标准接口的方式,对外提供服务;存储服务完整性监控子环节配置之后,即可实时对存储卷进行完整性保护。
其中,所述存储安全访问控制子环节中,存储卷访问步骤包括:
步骤1:创建存储卷:
步骤2:访问存储卷;
步骤3:克隆存储卷;
步骤4:删除存储卷。
其中,所述服务器存储卷状态监控子环节中,包括步骤:
1)各个节点选举主节点;
2)各个节点之间实时同步节点状态,存储相关服务状态;
3)当发生节点异常时,故障节点自己主动断开与存储的连接,同时主节点强制将其移出集群,保证存储数据完整性
4)当故障节点恢复正常之后,主节点根据情况,自动让恢复之后的节点加入集群。
其中,所述步骤1中包括:
步骤11:注册虚拟机、存储卷到权限认证***,失败跳转到步骤15;
步骤12:获取存储池的互斥锁,失败跳转到步骤14;
步骤13:创建存储卷;
步骤14:向权限认证***确认操作结果;
步骤15:结束。
其中,所述步骤2中包括:
步骤21:通过虚拟机相关信息,对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤27;
步骤22:获取存储卷互斥锁,失败跳转到步骤27;
步骤23:开启虚拟机,允许访问存储卷,失败跳转到步骤27;
步骤24:开启虚拟机成功;
步骤25:关闭虚拟机,结束对存储卷读写,失败跳转到步骤27;
步骤26:申请释放互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则强制关闭虚拟机,并且***在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤27:结束。
其中,所述步骤3中包括:
步骤31:注册虚拟机以及存储卷相关信息,并对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤391;
步骤32:获取存储池互斥锁,失败跳转步骤391;
步骤33:获取被克隆存储卷只读共享锁,失败跳转步骤39;
步骤34:创建新的存储卷,失败,跳转到步骤38;
步骤35:获取新建存储卷的互斥锁,失败则直接删除新建卷,然后跳转步骤38;
步骤36:存储卷数据复制;
步骤37:释放被克隆存储卷共享锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤38:释放存储池互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤39:向权限校验***确认克隆操作结果;
步骤391:结束。
其中,所述步骤4中包括:
步骤41:通过虚拟机相关信息,对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤48;
步骤42:获取存储池互斥锁,失败跳转步骤47;
步骤43:获取存储卷互斥锁,失败跳转步骤45;
步骤44:删除存储卷,失败跳转步骤45;
步骤45:释放存储卷互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤46:释放存储池互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤47:向权限校验***确认删除操作结果;
步骤48:结束。
其中,所述方法可以作为云计算或者虚拟化***的一个存储服务环节使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述方法分为两个子环节:存储安全访问控制子环节、存储服务完整性监控子环节;存储安全访问控制子环节相对独立,通过标准接口的方式,对外提供服务;存储服务完整性监控子环节配置之后,即可实时对存储卷进行完整性保护。
2.如权利要求1所述的高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述存储安全访问控制子环节中,存储卷访问步骤包括:
步骤1:创建存储卷:
步骤2:访问存储卷;
步骤3:克隆存储卷;
步骤4:删除存储卷。
3.如权利要求1所述的高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述服务器存储卷状态监控子环节中,包括步骤:
1)各个节点选举主节点;
2)各个节点之间实时同步节点状态,存储相关服务状态;
3)当发生节点异常时,故障节点自己主动断开与存储的连接,同时主节点强制将其移出集群,保证存储数据完整性
4)当故障节点恢复正常之后,主节点根据情况,自动让恢复之后的节点加入集群。
4.如权利要求2所述的高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述步骤1中包括:
步骤11:注册虚拟机、存储卷到权限认证***,失败跳转到步骤15;
步骤12:获取存储池的互斥锁,失败跳转到步骤14;
步骤13:创建存储卷;
步骤14:向权限认证***确认操作结果;
步骤15:结束。
5.如权利要求2所述的高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述步骤2中包括:
步骤21:通过虚拟机相关信息,对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤27;
步骤22:获取存储卷互斥锁,失败跳转到步骤27;
步骤23:开启虚拟机,允许访问存储卷,失败跳转到步骤27;
步骤24:开启虚拟机成功;
步骤25:关闭虚拟机,结束对存储卷读写,失败跳转到步骤27;
步骤26:申请释放互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则强制关闭虚拟机,并且***在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤27:结束。
6.如权利要求2所述的高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述步骤3中包括:
步骤31:注册虚拟机以及存储卷相关信息,并对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤391;
步骤32:获取存储池互斥锁,失败跳转步骤391;
步骤33:获取被克隆存储卷只读共享锁,失败跳转步骤39;
步骤34:创建新的存储卷,失败,跳转到步骤38;
步骤35:获取新建存储卷的互斥锁,失败则直接删除新建卷,然后跳转步骤38;
步骤36:存储卷数据复制;
步骤37:释放被克隆存储卷共享锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤38:释放存储池互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤39:向权限校验***确认克隆操作结果;
步骤391:结束。
7.如权利要求2所述的高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述步骤4中包括:
步骤41:通过虚拟机相关信息,对存储卷访问权限进行校验,失败跳转步骤48;
步骤42:获取存储池互斥锁,失败跳转步骤47;
步骤43:获取存储卷互斥锁,失败跳转步骤45;
步骤44:删除存储卷,失败跳转步骤45;
步骤45:释放存储卷互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤46:释放存储池互斥锁,如果尝试多次仍不成功,则在保持锁一定时间后,进行强制移除;
步骤47:向权限校验***确认删除操作结果;
步骤48:结束。
8.如权利要求1所述的高安全的集群共享存储虚拟化方法,其特征在于,所述方法可以作为云计算或者虚拟化***的一个存储服务环节使用。
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