[發(fā)明專利]一種虛擬機(jī)遷移方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910076228.8
• 申請(qǐng)日: 2009-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101464812A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沃天宇;懷進(jìn)鵬;李沁;李博;呂小虎;胡春明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F9/48
• 分類(lèi)號(hào): G06F9/48;G06F9/455;G06F17/30
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉 芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬機(jī)遷移方法。?

背景技術(shù)

利用虛擬機(jī)技術(shù)對(duì)軟件進(jìn)行封裝，可以有效屏蔽硬件的異構(gòu)性對(duì)軟件帶來(lái)的影響，多個(gè)封裝了不同軟件的虛擬機(jī)實(shí)例可以互不影響共享地運(yùn)行在同一硬件平臺(tái)上，這就為軟件高效穩(wěn)定運(yùn)行提供了安全性和可管理性。?

虛擬機(jī)遷移技術(shù)是虛擬化進(jìn)程中必然發(fā)展和重視的技術(shù)。它是將虛擬機(jī)從源物理機(jī)器上遷移至合適的目標(biāo)機(jī)器上，以此削弱底層硬件資源的動(dòng)態(tài)性變化對(duì)軟件運(yùn)行的影響，從而提高系統(tǒng)負(fù)載均衡和資源利用率，同時(shí)也方便了容錯(cuò)管理和系統(tǒng)維護(hù)工作。?

對(duì)于虛擬機(jī)的遷移問(wèn)題，針對(duì)不同的研究側(cè)重點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中提供了如下集中方案：?

現(xiàn)有技術(shù)一、簡(jiǎn)單停機(jī)遷移?

無(wú)論是在局域網(wǎng)環(huán)境，還是在廣域網(wǎng)環(huán)境中帶虛擬機(jī)磁盤(pán)文件的虛擬機(jī)遷移，最為簡(jiǎn)單的方案就是簡(jiǎn)單停機(jī)遷移(Freeze-and-copy)。該方案在將虛擬機(jī)從源端機(jī)器遷移到目的端機(jī)器之前，首先停止虛擬機(jī)的運(yùn)行，然后將虛擬機(jī)內(nèi)存狀態(tài)或者內(nèi)存狀態(tài)和虛擬機(jī)磁盤(pán)文件(局域網(wǎng)為前者，廣域網(wǎng)為后者)從源端傳輸?shù)侥康亩耍詈笤谀康亩藛?dòng)虛擬機(jī)運(yùn)行。雖然這種方案簡(jiǎn)單直接，但是總體遷移時(shí)間以及從虛擬機(jī)中服務(wù)對(duì)外不可用的時(shí)間都很長(zhǎng)，難以被用戶接受，遷移過(guò)程對(duì)用戶完全不透明。?

現(xiàn)有技術(shù)二、局域網(wǎng)環(huán)境下的在線遷移?

此方案的代表是劍橋大學(xué)的Xen組織于2004年提出局域網(wǎng)下的“Xen在?線遷移(Xen?Live?Migration)”(產(chǎn)業(yè)界類(lèi)似的是Vmware公司提出的Vmotion方案)。該方案關(guān)注于如何保持虛擬機(jī)遷移過(guò)程對(duì)終端用戶較好的透明性和如何減少遷移過(guò)程虛擬機(jī)中運(yùn)行的服務(wù)不可用時(shí)間(down-time)。針對(duì)前者，Xen采用在線遷移(Live-Migration)的方法，即保證虛擬機(jī)在遷移過(guò)程中繼續(xù)運(yùn)行；針對(duì)后者，采用“預(yù)迭代拷貝”(pre-copy)的方式迭代傳輸虛擬機(jī)內(nèi)存狀態(tài)，共經(jīng)歷N輪迭代，除第一輪傳輸整個(gè)內(nèi)存狀態(tài)外，在剩余的N-1個(gè)階段，每輪只需傳輸上一輪傳輸過(guò)程中源端由于虛擬機(jī)的繼續(xù)運(yùn)行而發(fā)生了變化的內(nèi)存頁(yè)，并依次類(lèi)推，直到第N輪傳輸完第N-1輪過(guò)程中源端產(chǎn)生的內(nèi)存變化頁(yè)，標(biāo)志著虛擬機(jī)遷移的完成，然后停止源端正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，同時(shí)在目的端啟動(dòng)虛擬機(jī)恢復(fù)其運(yùn)行。該方案的特點(diǎn)是：只需遷移虛擬機(jī)內(nèi)存狀態(tài)，而無(wú)需傳輸虛擬機(jī)磁盤(pán)文件(虛擬機(jī)磁盤(pán)文件是指虛擬機(jī)中應(yīng)用程序運(yùn)行所需要的持久狀態(tài)的載體)，整個(gè)過(guò)程中除了第N輪傳輸過(guò)程需要停止虛擬機(jī)及其中運(yùn)行的服務(wù)外，其余階段都保持了虛擬機(jī)無(wú)縫運(yùn)行，因此遷移具有較好的性能，可以達(dá)到100ms級(jí)的停機(jī)時(shí)間(down-time)。但是，該方案的問(wèn)題在于：?

(1)為保持遷移前后虛擬機(jī)磁盤(pán)文件偏移位置的內(nèi)容在源端和目的端的一致性，該方案要求在遷移過(guò)程中源機(jī)和目標(biāo)機(jī)必須“共享網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)方式(NAS)”，該共享方式只在局域網(wǎng)環(huán)境下表現(xiàn)出較好的可用性，無(wú)法在非共享網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)的宿主機(jī)之間遷移；而在分布式集群環(huán)境中，許多實(shí)際應(yīng)用如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(database-server)、動(dòng)態(tài)web服務(wù)器(dynamic?web-server)需要將其運(yùn)行狀態(tài)保存在本地存儲(chǔ)中，而不是頻繁訪問(wèn)遠(yuǎn)端的共享文件服務(wù)器；此外，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能要求苛刻，如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差，導(dǎo)致遷移性能下降。?

(2)基于“共享網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)方式”的遷移因其遷移特點(diǎn)的局限性，可擴(kuò)伸性差，難以聚合分布性較強(qiáng)的資源，而在實(shí)際中，用戶往往有在不同場(chǎng)合跨網(wǎng)段在廣域網(wǎng)環(huán)境中享受移動(dòng)計(jì)算的需求，這樣就使廣域網(wǎng)下虛擬機(jī)遷移顯得很有必要。?

現(xiàn)有技術(shù)三、廣域網(wǎng)環(huán)境下基于虛擬機(jī)磁盤(pán)的在線遷移(Live?Wide-AreaMigration?Including?Local?Persistent?State)?