With the prevalence of multi-core processors and cloud computing, the server consolidation using virtualization has increasingly expanded its territory, and the degree of consolidation has also become higher. As a large number of virtual machines individually require their own disks, the storage capacity of a data center could be exceeded. To address this problem, copy-on-write storage systems allow virtual machines to initially share a template disk image. In this paper, we propose a hybrid copy-on-write storage system that combines solid-state disks and hard disk drives for consolidated environments. In order to take advantage of both devices, the proposed scheme places a read-only template disk image on a solid-state disk, while write operations are isolated to the hard disk drive. In this hybrid architecture, the disk I/O performance benefits from the fast read access of the solid-state disk, especially for random reads, precluding write operations from the degrading flash memory performance.
Another issue to be addressed is the reliability of I/O device drivers. In a virtualized system, a separate driver VM is usually assigned to this task to enhance reliability and to reuse existing device drivers. This driver VM needs to be highly reliable, since it handles all the I/O requests. We describe a mechanism to detect and recover the driver VM from faults to enhance the reliability of the whole system. The proposed mechanism is transparent in that guest VMs cannot recognize the fault and the driver VM can recover and continue its I/O operations. Our mechanism provides a progress monitoring-based fault detection that is isolated from fault contamination with low monitoring overhead. When a fault occurs, the system recovers by switching the faulted driver VM to another one. The recovery is performed without service disconnection or data loss and with negligible delay by fully exploiting the I/O structure of the virtualized system.
최근 멀티코어 프로세서와 클라우드 컴퓨팅 환경이 널리 보급됨에 따라 가상화를 이용한 서버 통합이 각광 받게 되었다. 고사양의 하드웨어 가격이 저렴해 짐에 따라 하나의 머신에서 동작할 수 있는 가상머신의 수 또한 증대되고 있다. 각 가상머신들은 독립적인 자신만의 저장 매체를 가져야 하므로 대규모의 데이터 센터 입장에서는 전체 저장 매체의 크기가 매우 증가하게 되고, 성능적인 측면에서도 입출력이 전체 시스템의 성능에 영향을 주게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 일반적으로 하나의 템플릿 디스크 이미지로 여러 가상머신들이 공유하여 사용하는 구조를 체택하고 있다. 본 연구에서는 이러한 환경하에서 solid-state disk (SSD)와 hard disk (HDD)를 접목시킨 형태의 SSD-HDD-Hybrid Virtual Disk (HVD)를 제안하고 있다. 두 장치의 장점을 활용하기 위하여 가상머신의 템플릿 디스크 이미지는 SSD 영역에 저장하고 읽기 연산만을 제공하며, HDD 영역에는 쓰기 연산만을 제공하도록 한다. 이렇게 혼합된 구조는 SSD 로부터 매우 빠른 읽기 연산의 수행이 가능해지며, 쓰기연산으로 인한 SSD의 단점을 극복할 수 있도록 하여준다.
다른 한편으로 입출력의 안정성 측면에서, 가상화 시스템에서는 일반적으로 분리된 드라이버 가상머신이 다른 가상머신의 입출력 요청을 대신 수행하여 그 결과를 넘겨주도록 설계되어 있다. 이 드라이버 가상머신은 여러 가상머신들의 입출력을 담당하고 있으므로 특히 높은 안정성이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 드라이버 가상머신의 안정성을 향상하기 위하여 문제를 감지하고 복구할 수 있는 매커니즘을 제안하고 있다. 특히 제안된 매커니즘은 일반적인 가상머신들에게 투명하여, 가상머신들은 어떠한 수정도 필요하지 않으며 시스템의 하부에서 발생하는 문제 상황에 대하여 전혀 인지 할 수 없도록 설계되어 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 문제를 복구함에 있어서 중간에 데이터의 손실이 없고, 복구 소요 시간이 매우 짧다는 장점을 가진다.
