虚拟化技术作为云计算的支撑技术,在数据中心中扮演着重要角色。运用虚拟化技术,能够大大提高公有云和私有云中物理资源的利用率。除此之外,运用虚拟化迁移技术,能够实现系统冗余备份、移植等功能。块设备是虚拟操作系统正常运转不可或缺的重要设备,它具有线性寻址能力,能够将数据稳定存储在一定大小的数据块上。磁盘是最常见的块设备,在数据中心中的应用形式为本地存储或共享存储,但无论是使用本地存储还是共享存储,虚拟化的磁盘块设备I/O都是制约虚拟机系统性能的瓶颈。云计算平台强调对物理资源的充分利用,同一物理机部署多台虚拟机,而磁盘块设备I/O速度较慢,这就为如何高效率地实现虚拟机批量应用部署、全系统迁移调度、备份等功能需求提出了难题。Xen作为虚拟化领域的重要开源项目,以其高效的性能得到了广泛关注,然而学术领域针对Xen虚拟机部署和调度策略研究居多,而对其工作机制细节和源代码的分析文献相对较少。本文针对Xen块设备虚拟化解决方案,进行了深入的理论调研和源代码分析。其中包括虚拟化操作系统各个虚拟设备的实现模型。在此基础上,本文完整总结了 Xen磁盘虚拟化工作机制。数据中心中对虚拟机系统迁移的应用十分广泛,虚拟机迁移技术是数据中心虚拟机调度、冗余备份的重要依靠手段。本文重点在于,基于对Xen虚拟块设备工作机制和Xen磁盘虚拟化模型和磁盘I/O请求处理流程的研究,提出了借助多存储节点的虚拟机磁盘迁移方案PASM(Partners Assisted Storage Migration),从而提高数据中心中虚拟机全系统迁移的效率。此方案可以单独构成虚拟机磁盘在线迁移方法,同时也可以与虚拟机内存迁移一起构成虚拟机全系统迁移解决方案。磁盘I/O密集环境下,PASM能够极大缓解磁盘迁移和虚拟机磁盘I/O的竞争,进而缩短迁移时间,同时保证虚拟机的磁盘块设备I/O性能。此外,本文针对虚拟机集群环境下批量部署应用环境的需求,提出在Domain0挂载虚拟机磁盘的解决方案;本文还深入分析了rsync开源备份项目,通过修改其源代码,并整合到Xen虚拟平台中,实现了对虚拟机磁盘的增量备份。本文最后对块设备虚拟化技术面临的问题进行了总结,并对未来的研究工作进行了分析。