虚拟化

最近这几个月为了Release product，累死了，今天终于发布给SV拉（郁闷的是，马上又要出下一版啦；还好在国庆前搞定，比我预计的快，也还可以放心休息一下）！

今天一天也可以歇一歇，忙里偷闲，把Microsoft的一个虚拟OS的东西看了看，画了些小图，写了些文字。现把自认为精要的部分贴出来分享分享，等大家拍拍砖，以后争取整理成一片技术介绍文章，也让自己不断学习虚拟华技术，以后扩展到VMWARE，Solaris的zone，和硬件支持的虚拟华。

下面是Microsoft虚拟化OS的架构图：

其中：

每个Child Partition都有一个或者多个存储驱动栈，通过加入VSC使得该驱动栈功能得以加强。VSC从Child Partition的存储驱动栈中得到I/O请求，然后通过VMBus将它们传递到Parent partition的VSP；VSP将得到的所有应答通过VMBus返回给VSC，VSC又将所有应答发送给Child Partition的存储驱动栈，并最终到达请求的发起者。

它有如下特性：

1，Child Partition的存储I/O由存储Port Driver来完成；

2，VSC通过编写存储PortDriver对应的MiniPortDriver来实现；

3，Child Partition上的VSC通过VMBus和Parent Partition上的VSP通信；

           VSP由两部分组成：SRB (SCSI request block) Server和IFP (Image Format Parser，映像格式解析器)。这两部分协同工作，使得I/O请求能够以恰当的格式到达恰当的位置。

VSC，在Child Partition上存储设备被当作SCSI设备，因此只需考虑这些存储驱动。为了减少代码的执行流程，增加系统的吞吐率，加入fast path驱动以提高读/写性能。它是一个Filter驱动，直接跨越disk和存储Port Driver，通过VMBus和VSP通信。

VSC上部的通过标准的接口和Port driver通信，下部使用VMBus传送I/O请求给VSP，并接收Parent Partition返回的确认数据，数据通过共享内存列表来传递。VSC处理的工作相当轻量级的，大部分的处理都是由VSP来完成。

VSP，Parent Partition只有一个VSP，它处理VSC、存储硬件、以及虚拟化驱动栈的通信，支持多个独立的VMBus通道，能够异步地处理虚拟化I/O。在资源不高的情况下，VSP能够用同步方式处理，以避免分配失败的情形。VSP能够虚拟化任何存储设备：DAS (包括IDE和SCSI)，SAN和NAS；其他存储设备，如USB, IEEE1394,以及Flash memory等，VSP也支持，只要它们属于存储设备类。VSP由两部分组成：SRB Server和Image Format Parser.

SRB Server，它处理VSC和VMBus之间的通信；从VSC那里接收VMBus包，解开包得到SRB。通常SRB会被发送到对应的Image Format Parser进行处理，并最终发送到设备。设备返回的确认数据，被返回到VMBus，同时将信息返回给对应的VSC。它能够处理自身的控制消息，主要是那些不需要Parse的消息，就像存储设备的热插拔消息；并向用户模式的应用程序，提供控制接口，从而能够显示或者删除设备。

Image Format Parsers，SRB Server并不直接处理image format，而是通过Image Format Parsers来完成；该Parser处理磁盘中的数据映射，使得数据对于Child Partition来说，就像是实际的物理硬件。但存储设备被显示给Child Partition时，将会装载该Parser；它使用VSC在磁盘中指定的偏移，将它们映射为VHD文件中对应的偏移值。在某些时候，整个磁盘都会被分配给一个Child Partition控制，此时该Parser只需做相同的转换，也就是说，不需要改变命令而直接发送出去。

           VSP支持如下的Image Format Parsers：

A)   VHD,处理VHD格式；

B)   ISO，处理ISO文件，并将其作为CD-ROM来处理；

C)   Pass-Through，只将命令直接传递给下层设备；

The Control Interface，VSP支持几个输入输出的控制命令(IOCTLs)，它们会被存储虚拟设备(virtual device, VDev)用于如下方面：

A)   设备的添加和删除；

B)   生成或者合并不同的映像；

C)   查询映像属性；

而Vdev，通过WMI (Windows Management Instrumentation)来实现其功能。

User-mode Hardware Emulators用户模式的硬件仿真，为了向后兼容，特别是启动的时候，Viridian提供了IDE仿真控制器(Intel 440BX IDE controller)和SCSI仿真控制器(Adaptec 7870 SCSI controller)。但Child Partition上的OS访问这些设备时，Parent Partition上会产生一个陷入(trap)请求，让该仿真控制器处理请求。在Child Partition上，一旦OS启动起来，将使用Fast Path过滤驱动处理读、写，以及Flush命令到VMBus而其他的命令可以继续被发送到仿真控制器。

Virtual Hard Disks，虚拟化OS不需要专用的硬盘，Viridian通过分配一个或者多个虚拟硬盘(virtual hard disks, VHD)给Child Partition。从Parent Partition的角度看，每个VHD其实就是一个简单的文件而已。它也许位于其他的系统上面，并通过网络访问；然而，对于Child Partition来说，它确实又是一个实际的硬盘。Viridian通过Parser处理Child Partition的存储格式，完成细节的转换。

有如下两种VHD：

Dynamic VHDs，能够分配最大的空间；然而，除非有特别的需求，VHD文件只能使用Parent Partition上文件系统能够允许的空间。

Differencing VHDs,由Parent image和Child Image链组成，其中child images记录磁盘上添加或者删除数据的记录。

VHD拥有和多个Child Partition共享物理硬盘的优点，同时也能够只使用数据需要的存储空间特色，并且可以不同的磁盘格式来生成磁盘快照。

但是VHD由于需要解析Image，所以需要额外的处理，因此对于需要高性能的Child Partition来说是不足之处。

路漫漫而修远，(***)将上下而求索！