一种基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统，在现有虚拟化桌面场景的存储服务的基础上，通过构建公共存储管理器为虚拟主机或服务终端所需要的公共存储服务，构建私有存储管理器为对应的虚拟主机所需要的私有存储服务，同时，在虚拟主机以及服务器端都建立一个存储接入器为虚拟主机、服务器端所需要的公共存储或私有存储服务。这样，进一步完善了桌面虚拟化分布存储，实现最大程度地兼容了现有的虚拟化服务器及桌面虚拟化环境，为小区家庭用户提供更方便、灵活、高效的计算及存储服务。

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统及方法。

背景技术

作为中国城市化进程中所形成的特有的群体单位——住宅小区(以下简称小区)，其信息化建设目前还停留在初级的阶段。比如，绝大多数小区的信息化建设仅仅由门禁和安防监控系统组成。虽然有很多企业在积极研究智能家居，但也是局限在以家庭为单位，而缺少从小区整体布局，连接各个家庭的信息化系统。

申请人认为，基于小区中心服务器及桌面虚拟化技术，针对小区聚居的特点实现为小区家庭用户服务的计算及存储服务系统是一个极有前途的发展方向。

桌面虚拟化依赖于服务器虚拟化，在数据中心的服务器上进行服务器虚拟化，生成大量的独立的桌面操作系统(虚拟机或者虚拟桌面)，同时根据专有的虚拟桌面协议发送给终端设备。用户终端通过局域网登陆到属于自己的虚拟主机上，只需要记住用户名和密码及网关信息，即可随时随地的通过网络访问自己的桌面系统，从而实现单机多用户。如果将桌面虚拟化技术应用于基于小区环境，家庭用户将不再担心PC的硬件升级，软件安装和系统日常维护等，从而有效提升生活品质。

申请人注意到，在现有的桌面虚拟化方案中，所有的存储资源都是由虚拟化服务器统一分配和管理的，在一个虚拟化服务器管理下的存储资源由服务器统一分配和调度。这种机制比较适合有统一管理规范并且资源所有者一致的企业等团体组织。但是，对于小区内的家庭来说，用户一般会具有自己的私有存储设备，与小区服务器的公共存储在物理上是相互分离的。另外，用户也希望自己的私有存储资源是具有尽量高的私密性，可直接管控的。因此，针对小区环境，设计一种适用于桌面虚拟化技术，同时又满足小区家庭用户需求的分布式存储服务系统将是具有原始创新性的工作、同时也具有较大的实用价值。

申请人在2015年10月15日提出了名称为“一种应用与虚拟化桌面场景的存储服务平台及其实现方法”的中国发明专利申请，该申请于2016年01月13日公布，公布号为CN105245523A。该申请提出了一个公共存储设备与私有存储设备分离的架构设计，公共存储设备由服务器虚拟化系统直接管理，存储资源被虚拟化服务器上的所有虚拟机共享，用于存放用户的系统文件、应用程序和配置信息；私有存储设备由特定的虚拟主机管理，且各个用户的私有存储设备彼此隔离，之间不存在物理连接，用于存放用户的私有数据；服务器虚拟化系统通过用户认证和接入模块与各个认证的用户建立的虚拟化PC桌面服务终端进行连接。该申请保证了存储空间的响应速度以及用户私有数据的安全和可扩充性，然而，该申请给出了一个架构，需要进一步完善，同时计算以及存储的灵活性、方便性以及效率有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统及方法，以进一步完善桌面虚拟化分布存储，实现最大程度地兼容现有的虚拟化服务器及桌面虚拟化环境，为小区家庭用户提供更方便、灵活、高效的计算及存储服务。

为实现上述发明目的，本发明基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统，包括：

服务器虚拟化系统，用于在一套服务器物理硬件上虚拟出多套逻辑硬件，每一套逻辑硬件上均安装一个完整的操作系统为用户提供虚拟化PC桌面服务，即形成多个虚拟主机；

公共存储设备，由服务器虚拟化系统直接连结管理，其存储资源提供给管理此区域的服务器上的所有虚拟主机共享；

虚拟化PC桌面服务终端(以下简称服务终端)，用于用户和虚拟主机交互，接收用户的输入并处理虚拟主机的输出，同时还为所述私有存储设备提供物理连接接口；

私有存储设备，由服务终端直接连接管理，其存储资源可以由服务终端直接访问使用，也可以提供给所述服务器虚拟化系统中对应的虚拟主机使用；

其特征在于：

所述服务器虚拟化系统中，还包括有一公共存储管理器，所述公共存储管理器为运行于服务器虚拟化系统上的一个软件，用于管理公共存储设备并实现外部访问接口，提供所述服务器虚拟化系统中的虚拟主机或所述服务终端所需要的公共存储服务；

所述服务终端中，还包括有一私有存储管理器，所述私有存储管理器为运行于所述服务终端上的一个软件，用于管理私有存储设备并实现外部访问接口，提供服务器虚拟化系统中对应的虚拟主机所需要的私有存储服务；

所述虚拟主机中，还包括一存储接入器，该存储接入器为服务器虚拟化系统中的虚拟主机上的一个软件，用于接入虚拟主机所需要的公共存储或私有存储服务；

所述服务终端中，还包括存储接入器，该存储接入器为服务终端上的一个软件，用于接入服务终端所需要的公共存储或私有存储服务。

本发明基于桌面虚拟化的分布式存储服务方法，其特征在于，服务器虚拟化系统端的存储服务步骤：

步骤(1)、在服务器虚拟化系统上创建虚拟主机时，由公共存储管理器按用户需求，在服务器虚拟化系统连接(包括直接连接或网络连接)管理的公共存储设备中为虚拟主机分配一块存储区域即系统存储区，用于保存用户操作系统文件及附属的应用程序文件；

步骤(2)、当用户通过虚拟化PC桌面服务终端请求启动虚拟主机时，由虚拟主机上的存储接入器通知公共存储管理器，为该虚拟主机连接在公共存储设备中预先分配好的共享存储区，其能够被多个用户访问，以实现虚拟主机多用户共享资源；

步骤(3)：当虚拟化PC桌面服务终端向服务器虚拟化系统端请求、启动对应的虚拟主机，并实现远程桌面连接后，由虚拟主机上的存储接入器通知服务终端上的私有存储管理器提供私有存储服务，使自己能连接并访问对应服务终端上的私有存储区。

虚拟化PC桌面服务终端的存储服务步骤：

步骤(1)、当虚拟化PC桌面服务终端与服务器虚拟化系统处于网络连通状态时，虚拟化PC桌面服务终端可以随时启动本地的存储接入器，通知服务器虚拟化系统上的公共存储管理器向自己提供共享存储区域访问服务，以实现虚拟化PC桌面服务终端能够访问共享存储区，以实现虚拟化PC桌面服务终端多用户共享的资源；

步骤(2)、当用户通过虚拟化PC桌面服务终端向服务器虚拟化系统请求创建虚拟主机时，同时在虚拟化PC桌面服务终端上初始化私有存储管理器，为对应虚拟主机能访问自己连接的私有存储区作好准备。

本发明的目的是这样实现的。

本发明基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统，在现有虚拟化桌面场景的存储服务的基础上，通过构建公共存储管理器为虚拟主机或服务终端所需要的公共存储服务，构建私有存储管理器为对应的虚拟主机所需要的私有存储服务，同时，在虚拟主机以及服务器端都建立一个存储接入器为虚拟主机、服务器端所需要的公共存储或私有存储服务。这样，进一步完善了桌面虚拟化分布存储，实现最大程度地兼容了现有的虚拟化服务器及桌面虚拟化环境，为小区家庭用户提供更方便、灵活、高效的计算及存储服务。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

1)、采用在服务器虚拟化系统和虚拟化PC桌面服务终端分布式布置存储设备的方式，能在服务器虚拟桌面系统中同时使用公共存储和私有存储；

2)、既能够扩充服务器虚拟化系统可使用的存储空间，又保证了用户私有数据的安全和灵活管理私有存储的需求；

3)、用户私有存储空间中不仅可保存用户的私有数据，还可以备份用户虚拟主机的系统文件和应用程序文件，方便用户的迁移和系统恢复；

4)、在公共存储区域中划出共享存储区，既便于在各用户虚拟主机间共享数据资源，又能够在未连接虚拟主机时供用户本地即虚拟化PC桌面服务终端使用。

附图说明

图1是本发明基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统一种具体实施方式架构示意图；

图2是图1所示公共存储管理器的功能模块图；

图3是图1所示私有存储管理器的功能模块图；

图4是图1所示存储接入器的功能模块图；

图5是基于桌面虚拟化的分布式存储服务方法一种具体实施方式架构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

为了在住宅小区环境中应用基于服务器虚拟化的桌面虚拟化技术，为小区家庭用户提供更方便、灵活、高效的计算及存储服务，并满足小区家庭用户的特定需求，本发明提供了一种基于桌面虚拟化的分布式存储服务系统，其架构如图1所示。包括：服务器虚拟化系统1、公共存储设备2、虚拟化PC桌面服务终端(简称服务终端)3、私有存储设备4。

服务器虚拟化系统1用于在一套服务器物理硬件上虚拟出多套逻辑硬件，每一套逻辑硬件上安装一个完整的操作系统为用户提供虚拟化PC桌面服务，即形成多个虚拟主机101。常见的服务器虚拟化系统有开源的KVM和Xen，以及商业产品VMware ESX，MicrosoftHyper-V和Citrix XenServer等。

公共存储设备2由服务器虚拟化系统1直接连结管理，既可以是直连式存储(Direct Attached Storage，DAS)，也可以是网络连接式存储(Network AttachedStorage，NAS)。其存储资源提供给管理此区域的服务器上的所有虚拟主机101共享。

公共存储设备2中的所有物理存储器对用户是透明的，为用户提供一个公共存储区域。在本实施例中，如图1所示，公共存储区域可划分为系统存储区和共享存储区。系统存储区可以由公共存储管理器102分配给虚拟主机101使用，也可以由服务器虚拟化系统1自带的存储管理功能分配给虚拟主机101。共享存储区由公共存储管理器102管理并提供外部访问接口，供虚拟主机101中的存储接入器103以及服务终端中的存储接入器302访问。因为共享存储区是多用户共享的，适合采用只读的访问方式。同时，为了便于共享资源，共享存储区支持用户上传文件或删除自己上传的文件。

优选地，所述公共存储设备2包括磁盘阵列、存储服务器、网络硬盘以及可能出现的新型存储设备。

公共存储管理器102是运行于所述服务器虚拟化系统1上的一个软件，用于管理公共存储设备2并实现外部访问接口，提供所述服务器虚拟化系统1中的虚拟主机101或服务终端3所需要的公共存储服务。

优选的，公共存储管理器102提供权限管理的功能，能按照不同用户的权限，为其提供等级不同的存储服务。

在本实施例中，公共存储管理器102的模块设计如图2所示，其各个模块的主要功能说明如下：

1)、系统存储管理模块：给各虚拟主机101在系统存储区分配各自需要的系统空间，采用适当的资源调度策略管理系统存储区。这些策略包括多用户分类共用系统模板、多余空间使用时动态加载、僵尸用户空间的压缩备份等。

2)、共享存储管理模块：划分并管理共享存储区域，按各用户的权限对不同用户实施不同的访问控制管理。设置一般用户共享区、VIP用户共享区、付费共享区等，按不同的策略分别进行管理。

3)、权限管理模块：设置不同的权限级别，分别对应不同的系统存储使用权限及不同的共享存储使用权限。支持管理员对权限对应的具体访问控制进行自定义调整。

4)、外部访问管理模块：为外部访问的逻辑位置确定对应的实际存储位置，同时对外部访问进行跟踪监控。对于系统存储区只允许虚拟主机系统自身访问，不允许用户直接访问；对于共享存储区除了允许用户可对自己上传的文件进行删除、更名等写操作外，只允许用户进行只读访问；对于共享存储区的某些特定媒体资源，只允许某些特定软件进行边下边播的访问。

5)、用户信息表：维护一个数据表，保存用户ID、密码、权限、对应虚拟主机、相关各存储区地址、上传文件信息等。

虚拟化PC桌面服务终端(简称服务终端)3用于用户和虚拟主机101交互，接收用户的输入并处理虚拟主机101的输出。同时，在本发明所述及的范围内，服务终端3还提供了私有存储设备4的物理连接接口。

私有存储设备4，由服务终端3直接连接管理，其存储资源可以由服务终端3直接访问使用，也可以提供给所述服务器虚拟化系统1中对应的虚拟主机101使用。私有存储设备4可以是直连存储设备，也可以是网络存储设备。用户可以通过配置一些信息，并下载基本软件后可以将这些设备映射到虚拟主机101中，当做本地磁盘使用。各个用户即服务终端3连接的私有存储设备4彼此隔离，之间不存在互通的访问通道，保证了用户私有数据的安全。

优选的，如图1所示，私有存储设备4中的存储区域可以由用户划分为私有存储区和本地存储区。本地存储区只允许服务终端3上的本地系统访问。私有存储区由私有存储管理器301管理并提供外部访问接口，供虚拟主机101上的存储接入器103访问。

优选的，所述私有存储设备4包括硬盘、网络硬盘、SD卡和闪存，以及可能出现的新型存储设备。

优选的，所述私有存储设备4能自由增加、移除和更换。

私有存储管理器301是运行于服务器终端3上的一个软件，用于管理私有存储设备4并实现外部访问接口，提供所述服务器虚拟化系统1中的虚拟主机101所需要的私有存储服务。

在本实施例中，私有存储管理器301的模块设计如图3，其模块的主要功能说明如下：

1)、存储分区管理模块：支持用户在私有存储设备4上自主划分本地存储区和私有存储区。

2)、私有存储管理模块：采用适当的资源调度策略管理私有存储区。这些策略包括虚拟主机系统备份、媒体库分类、边下边播缓存空间管理等。

3)、外部访问管理模块：为外部访问的逻辑位置确定对应的实际存储位置，同时对外部访问进行跟踪监控。对于虚拟主机101备份，只允许服务器虚拟化系统1和虚拟主机101自身访问，不允许用户直接访问；对于媒体库允许用户进行播放列表自定义及基于播放列表的操作；对专门的缓存空间允许用户进行边下边播的访问，但禁止用户在播放时进行本地存储。

4)、用户文件信息表：维护一个数据表，保存用户ID、密码、私有存储区地址、对应虚拟主机、系统备份文件位置、媒体库入口位置、边下边播缓冲区地址、用户上传文件信息等。

如图1所示，虚拟主机101中还包括一存储接入器103，该存储接入器103为服务器虚拟化系统1中的虚拟主机101上的一个软件，用于接入虚拟主机101所需要的公共存储或私有存储服务；同样，服务终端3中，也包括存储接入器302，该存储接入器302为服务终端3上的一个软件，用于接入服务终端3所需要的公共存储或私有存储服务。

在本实施例中，存储接入器103、302的模块设计如图4，其模块的主要功能说明如下：

1)、访问认证模块：完成用户与公共存储管理器102或私有存储管理器301之间的接入认证。

2)、用户接口模块：将相应存储服务以分区或文件夹的形式提供给对应用户使用。

3)、传输管理模块：将用户对接入存储的数据读写操作通过网络数据传输在对应实际存储中实现读写。

4)、数据监控模块：当本地系统与接入存储进行数据交互时，进行实时数据监控，过滤非法操作并防范病毒侵入。

优选的，用户创建虚拟主机所需的系统文件及附属软件文件，可以存放在服务器虚拟化系统1上的系统存储区；也可以存放在服务终端3连接的私有存储设备4的私有存储区；还可以两地都存放，私有存储区的存放作为备份。

下面介绍一个基于桌面虚拟化的分布式存储服务方法的典型流程。如图5所示，具体步骤简介如下。

步骤(1)、服务终端向服务器虚拟化系统提出请求，要求创建虚拟主机；.

步骤(2)、创建虚拟主机后，通知公共存储管理器，在其用户信息表建立相关表项，保存用户ID、密码、权限、对应虚拟主机、相关各存储区地址、上传文件信息等；

步骤(3)、服务终端得到创建虚拟主机成功的反馈信息后，在本地初始化私有存储管理器；

步骤(4)、用户需要时，通过服务终端连接服务虚拟化系统中的对应虚拟主机；

步骤(5)、响应用户要求启动虚拟主机并与服务终端连接成功后，向服务终端反馈信息，开始向用户提供远程桌面服务；

步骤(6)、虚拟主机启动后，启动本地的存储接入器，准备发起存储接入服务；

步骤(7)、虚拟主机的存储接入器向公共存储管理器请求公共存储接入服务；

步骤(8)、虚拟主机的存储接入器向私有存储管理器请求私有存储接入服务；

步骤(9)、公共存储管理器与虚拟主机的存储接入器完成用户认证后，按用户权限向虚拟主机提供相应的公共存储服务。

步骤(10)、私有存储管理器与虚拟主机的存储接入器完成用户认证后，向虚拟主机提供私有存储服务；

步骤(11)、完成上述步骤后，接入公共存储及私有存储服务的虚拟主机就可以正常向用户提供计算及存储服务了；

步骤(12)、用户不连接虚拟主机，单独通过服务终端上的存储接入器向公共存储管理器提出共享存储接入请求；

步骤(13)、公共存储管理器与服务终端上的存储接入器完成用户认证后，按用户权限向服务终端提供相应的共享存储服务；

步骤(14)、服务终端上的本地系统使用共享存储服务，完成文件上传、下载及媒体边下边播等任务。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。