1、隨著CPU、RAM、磁盤陣列、高速互連網(wǎng)絡(luò)等硬件技術(shù)的發(fā)展，以及以虛擬化技術(shù)、并行計(jì)算和分布式系統(tǒng)等軟件技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)格計(jì)算、效用計(jì)算、服務(wù)計(jì)算、云計(jì)算等新興計(jì)算模式不斷涌現(xiàn)，并得到了迅猛發(fā)展。虛擬化技術(shù)提供的服務(wù)整合、資源動(dòng)態(tài)分配技術(shù)、增強(qiáng)的安全隔離等特性可以很好地解決這些新興計(jì)算模式所遇到的安全隔離、資源分配等問(wèn)題。
　　 與此同時(shí)，隨著全球數(shù)據(jù)信息量的持續(xù)爆炸性增長(zhǎng)，企業(yè)和個(gè)人對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的需求也越來(lái)越大，用于購(gòu)買存儲(chǔ)設(shè)

2、備的支出、以及存儲(chǔ)設(shè)備在總的IT開(kāi)支中的比例也不斷增大。但是一方面是快速增長(zhǎng)的存儲(chǔ)設(shè)備開(kāi)支、較高的設(shè)備能耗，另一方面卻是較低的存儲(chǔ)空間利用率，這些都對(duì)存儲(chǔ)管理技術(shù)提出了新的需求和挑戰(zhàn)。為此，出現(xiàn)了自動(dòng)精減配置、空閑空間回收、重復(fù)數(shù)據(jù)縮減[SGL08]、基于云計(jì)算模式的云存儲(chǔ)等許多新的存儲(chǔ)管理技術(shù)和存儲(chǔ)服務(wù)模式。
　　 云存儲(chǔ)模式同其它云計(jì)算一樣，基于虛擬化技術(shù)，通過(guò)整合眾多異構(gòu)、廉價(jià)的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備，構(gòu)建眾多的虛擬化的實(shí)例，為

3、企業(yè)和個(gè)人用戶提供持續(xù)不斷的應(yīng)用和存儲(chǔ)服務(wù)，不僅可以滿足廣大中小企業(yè)和個(gè)人的計(jì)算和存儲(chǔ)需求，而且也有效地減少了中小企業(yè)的存儲(chǔ)開(kāi)支和能耗。但設(shè)備開(kāi)支和能耗壓力又轉(zhuǎn)移到了云存儲(chǔ)服務(wù)端。自動(dòng)精減配置是目前許多存儲(chǔ)管理產(chǎn)品都具備的功能，基于存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，減少每個(gè)虛擬卷的初始配置大小，僅在必要的時(shí)候才進(jìn)行擴(kuò)展，以此來(lái)提高存儲(chǔ)空間利用率。因此在云存儲(chǔ)服務(wù)端結(jié)合自動(dòng)精簡(jiǎn)配置技術(shù)管理存儲(chǔ)資源，以有效提高存儲(chǔ)利用率，應(yīng)是云存儲(chǔ)服務(wù)端存儲(chǔ)資源管理的重要趨

4、勢(shì)。
　　 雖然自動(dòng)精減配置技術(shù)可以大幅度提高存儲(chǔ)空間利用率，但是由于大量的文件刪除等操作，虛擬卷中仍然存儲(chǔ)大量的空閑空間無(wú)法利用。目前僅有較少的幾種自動(dòng)精減配置技術(shù)配有空間回收技術(shù)，而且其中有許多都是要在遷移時(shí)才能進(jìn)行空閑空間的回收，因而廣泛存在回收效率不高、影響用戶使用、應(yīng)用范圍狹窄等缺點(diǎn)，在實(shí)際使用時(shí)無(wú)法真正有效地回收利用空閑空間。
　　 本文針對(duì)目前云存儲(chǔ)系統(tǒng)中存在的提高存儲(chǔ)利用率的需求，擴(kuò)展了自動(dòng)精減配置技術(shù)，

5、提出一個(gè)虛擬存儲(chǔ)在虛擬機(jī)間按需動(dòng)態(tài)流動(dòng)模型(Virtual StorageFlow on-Demand，VSFoD)。該模型將一臺(tái)服務(wù)器擁有的所有存儲(chǔ)資源都整合到一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)池中，從存儲(chǔ)池中創(chuàng)建邏輯卷，作為每個(gè)虛擬化實(shí)例所擁有的虛擬存儲(chǔ)空間?；谠撃Ｐ?，虛擬存儲(chǔ)空間可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地?cái)U(kuò)展；另一方面，當(dāng)整體存儲(chǔ)空間緊張時(shí)，為了響應(yīng)其它虛擬化實(shí)例的虛擬存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展與創(chuàng)建需求，也可以收縮某一虛擬化實(shí)例所擁有的虛擬存儲(chǔ)空間，回收其一部分空閑

6、空間；若回收了空閑空間后資源仍然緊張，則可以向網(wǎng)絡(luò)中的鄰居節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求共享鄰居節(jié)點(diǎn)的空閑空間。即存儲(chǔ)空間可以由一個(gè)空閑空間較多的虛擬化實(shí)例“流”向空閑空間緊張的虛擬化實(shí)例。由此，該模型比起現(xiàn)有的自動(dòng)精簡(jiǎn)配置技術(shù)，更能有效地提高存儲(chǔ)利用率，進(jìn)而降低存儲(chǔ)開(kāi)支和能耗，也更加適合于云存儲(chǔ)模式。
　　 Xen是一個(gè)擁有較高性能的開(kāi)源的服務(wù)器虛擬化技術(shù)，許多企業(yè)的產(chǎn)品和科研項(xiàng)目都基于Xen，包括在業(yè)界非常有代表性的亞馬遜(Amazon)公司的

7、EC2(彈性計(jì)算云)和S3(簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù))。本文中實(shí)現(xiàn)的VSFoD模型的原型系統(tǒng)也是基于Xen。
　　 在原型系統(tǒng)中，本文首先改進(jìn)了現(xiàn)有的邏輯卷管理器，使其能夠考慮到各個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備的性能差異，提高邏輯卷的讀寫性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用該改進(jìn)方法，可以顯著地提高所創(chuàng)建的邏輯卷的讀寫性能；另一方面，能夠在創(chuàng)建邏輯卷時(shí)，可以指定所映射的物理存儲(chǔ)區(qū)域，增強(qiáng)邏輯卷管理器的管理功能。
　　 然后，本文改進(jìn)了Xen的虛擬塊設(shè)備管理，使

8、得擴(kuò)展或收縮某一虛擬塊設(shè)備后，它所在的虛擬機(jī)能夠感知其大小的變化。否則，只能重啟Xen虛擬機(jī)才能更新它的虛擬塊設(shè)備大小，而這樣就會(huì)影響到用戶的數(shù)據(jù)訪問(wèn)操作。此外，本文也給出一種更加適合于Xen等虛擬化環(huán)境下的虛擬機(jī)間IO性能虛擬化方法，以保障各個(gè)用戶之間對(duì)服務(wù)器IO帶寬的公平共享，避免相互影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，比起Xen中原有的IO調(diào)度方法，這種性能隔離方法可以有效地保障各虛擬機(jī)間公平地共享磁盤IO帶寬，也能夠根據(jù)不同虛擬機(jī)的權(quán)重，為各虛

9、擬機(jī)按比例地分配磁盤帶寬。
　　 為了使用戶能夠感知并正常使用動(dòng)態(tài)變化了的虛擬塊設(shè)備，必須使文件系統(tǒng)的大小與之匹配，并盡量降低對(duì)用戶讀寫操作的影響。本文最后給出了一種對(duì)Linux系統(tǒng)中最常用的也是默認(rèn)的ext2/3文件系統(tǒng)進(jìn)行在線收縮的方法，并給出了在Xen虛擬機(jī)中實(shí)現(xiàn)ext2/3文件系統(tǒng)在線收縮的方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以正確地收縮文件系統(tǒng)，并且不阻塞用戶讀寫，對(duì)于讀寫性能的影響在最壞情況下也只有5％～10％。