可维护多个作业环境的管理系统之设计

1TheDesignofaManagementSystemforMultipleOperatingEnvironments可維護多個作業環境的管理系統之設計石旭本、陳正佳國立政治大學資訊科學研究所演講者:石旭本2大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論3造成資料遺失的因素4維護作業環境的困難作業環境的構成複雜﹙電腦硬體＋作業系統＋應用軟體﹚不同的電腦設備及不同用途的應用軟體，可能運作在不同的作業系統，而無法有效率地維護與管理維護多台電腦的作業環境的困難度，與電腦的數量成正比如果有50台電腦，需要安裝officeXP，平均每台需要20分鐘來進行安裝，則需要花費1000分鐘或者17個工作小時來完成所有電腦的安裝在多台電腦的使用環境中，作業系統的維護、應用軟體的更新、維護隨意遭使用者更改或病毒破壞的作業環境…等問題，將無法有效控制5維護作業環境的相關技術之比較6研究動機與目的研究動機：作業環境的維護很重要，關係到使用電腦的穩定與便利，甚至影響企業的正常運作與獲利。但是，現有的作業環境維護技術不夠好:著重於單一作業環境的維護缺少維護作業環境日誌的能力容量管理的能力不足是否有方法能夠更有效率地維護多台電腦的作業環境？研究目的：提出一個作業環境管理系統之設計–用戶作業環境管理系統﹙COEMS,ClientOperatingEnvironmentManagementSystem﹚，來解決現今作業環境的維護所存在的問題7大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論8COEMS系統概念設計概念：結合現有的作業環境維護技術、網路儲存技術以及裝置虛擬化技術等優點，將多台用戶電腦的作業環境集中於一或多台伺服器來進行管理與維護，使得在網路環境中，維護多台電腦的作業環境的需求變得可行。利用容量管理技術（VolumeManagement）以及寫入同步複製技術（Copy-On-Write），可同時維護多台電腦的作業環境日誌，並可提供資料分享，使得作業環境的維護比傳統技術更簡單有效率。9COEMS系統概念(2)負責管理多台Client的作業環境作業環境接受管理的Client負責管理整個COEMS10COEMS系統架構NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚NVS﹙NetworkVolumeService﹚VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚CVM﹙ClientVolumeManager﹚VVM﹙VirtualVolumeManager﹚11大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論12NBP元件之設計設計概念：NBP元件，其實就是PXE中的NBP，只要完全依照PXE標準﹙V2.1或更新的版本﹚來設計，就可以在X86架構下，實現網路開機13大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論14NVS元件之設計設計概念：於ISO網路七層中的SessionLayer，負責提供COEMS成員網路溝通的服務，並且處理NVSP組成：SessionManager模組維護COEMS成員之間的網路溝通狀態的詮釋資料NVSPHandler模組於網路環境中，使用NVSP來傳遞作業環境的操作請求與執行結果1516大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論17VDD元件之設計設計概念：分層：現今的作業系統在設計時，大都採用分層的概念，所以，只要在不變動溝通介面的情況下，不同層的實作是可以分離而不會相互影響虛擬化技術：只要不變動檔案系統和裝置驅動程式﹙DeviceDriver﹚之間的溝通介面，在作業系統之中建立不真實存在的儲存裝置，是可行的。所以嚴格地說，VDD其實就是COEMS之中VirtualVolume專用的裝置驅動程式18遠端存取流程19大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論20CVM元件之設計設計概念：COEMS的使用者介面，負責將Client的作業環境的狀態資訊呈現給使用者；並且接受使用者對Client的作業環境的維護操作要求，將其重導到COEMSServer的VMM進行處理，待VMM將要求結果送回，再將操作的結果呈現給使用者21操作要求處理流程22大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論23VVM元件之設計設計概念：集中管理以及維護Client的作業環境虛擬化技術：將COEMSServer的儲存空間，虛擬化成為一個大型的儲存資源將外界真實的電腦以及作業環境，虛擬化成為可管理之物件﹙指Client以及VirtualVolume﹚藉由對Client以及VirtualVolume實施管理操作，反映真實的電腦與作業環境的情形，以達到管理之效果24VVM元件之設計(2)組成：Matrix模組負責管理儲存裝置的儲存資源的分配。並為資料區塊提供快速緩衝，以增進整體的I/O效能SFS模組負責VirtualVolume的儲存資源的分配VirtualVolumePool模組負責管理以及操作VirtualVolume，以達到維護作業環境的功效ClientManager模組負責管理網路中的電腦，使COEMS能夠在網路環境中管理多台的電腦25Matrix模組設計概念：虛擬化技術：將多個獨立的儲存裝置的儲存資源整合成為LogicalBlockSpace﹙簡稱LBS﹚，並將其虛擬成一個大型的儲存資源–儲存母體﹙簡稱StorageMatrix﹚26SFS模組設計概念：利用檔案系統﹙SFS;SuperFileSystem﹚來規劃StorageMatrix利用SFS來管理分配VirtualVolume的儲存資源27SuperFileSystem-VnodeVolumeIndexNode之簡稱，Vnode負責記錄VirtualVolume的資料狀態問題：為維護VirtualVolume日誌，SFS必須能夠記錄VirtualVolume的資料狀態隨著時間的差異變化，才能實現Delta-Snapshot來記錄日誌解決方案：實現Copy-On-Write機制，來處理Vnode的資料區塊的配置與分享，以實現記錄資料狀態隨著時間的差異變化28BlockLevelCopy-On-Write-實現方法29BlockLevelCopy-On-Write-實現方法(2)30SnapshotVirtualVolume-實現方法31VirtualVolumeImageSharing-實現方法32VirtualVolumePool模組ClientManager模組33大綱緒論COEMS之設計NBP﹙NetworkBootstrapProgram﹚元件之設計NVS﹙NetworkVolumeService﹚元件之設計VDD﹙VirtualDeviceDriver﹚元件之設計CVM﹙ClientVolumeManager﹚元件之設計VVM﹙VirtualVolumeManager﹚元件之設計結論34結論COEMS原型：RedHat9，核心版本2.4.20-8COEMS確實能夠解決傳統技術在維護作業環境上的困難，使得在網路環境中，維護多台電腦的作業環境的工作變得可行，並且比傳統技術更簡單更有效率35維護作業環境的相關技術之比較36Q&AandThankYou!