[發(fā)明專利]虛擬機(jī)故障切換

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310589754.0
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN103870358A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·格海;G·L·格思里;G·諾思;W·J·斯塔克;P·G·威廉斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號(hào): G06F11/14
• 分類號(hào): G06F11/14;G06F12/08;G06F12/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 酆迅;陳穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括：處理器單元，適于在第一操作模式中運(yùn)行虛擬機(jī)；可由處理器單元訪問的高速緩存，所述高速緩存包括高速緩存控制器；以及可由高速緩存控制器訪問的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述虛擬機(jī)的映像。

本發(fā)明還涉及一種包括多個(gè)這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集群。

本發(fā)明進(jìn)而還涉及一種操作包括第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集群的方法，每個(gè)系統(tǒng)包括：包括虛擬機(jī)的映像的存儲(chǔ)器；至少一個(gè)處理器單元；以及可由至少一個(gè)處理器單元訪問的高速緩存。

背景技術(shù)

在計(jì)算機(jī)集群上廣泛應(yīng)用虛擬化以提高實(shí)施的計(jì)算架構(gòu)對(duì)故障的魯棒性并且增加架構(gòu)的資源利用。在虛擬化架構(gòu)中，集群中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器單元、例如處理器和/或處理器核充當(dāng)虛擬機(jī)（VM）的物理主機(jī)，這些物理主機(jī)被外界視為獨(dú)立實(shí)體。這有助于硬件對(duì)硬件故障的魯棒性，因?yàn)樵谟布收蠒r(shí)，出故障的硬件先前托管的VM可以用某種方式故障切換到另一主機(jī)而用戶未察覺硬件故障。這一概念是這樣的VM提供的服務(wù)的所謂‘高可用性’的重要促進(jìn)因素。

實(shí)施這樣的故障切換不是無關(guān)緊要的任務(wù)，因?yàn)槔硐氲貞?yīng)當(dāng)在與VM在硬件故障點(diǎn)的狀態(tài)相同的狀態(tài)中重新啟動(dòng)VM以避免用戶的不便。

在一種方式中，通過在不同實(shí)體、例如不同物理服務(wù)器上在鎖定步驟中運(yùn)行單個(gè)VM的多個(gè)拷貝來提供故障切換，從而在一個(gè)實(shí)體的故障時(shí)另一實(shí)體可以接管用于托管VM的職責(zé)。這樣的鎖定步驟布置的顯著缺點(diǎn)是VM的故障切換拷貝消耗處理資源、因此減少系統(tǒng)的可用帶寬、即減少系統(tǒng)可以托管的VM總數(shù)。

在商用產(chǎn)品中普遍發(fā)現(xiàn)的另一方式中，物理主機(jī)通過從共享盤狀態(tài)、例如VM的共享映像簡(jiǎn)單地重新引導(dǎo)VM來對(duì)另一物理主機(jī)的故障做出響應(yīng)。然而這增加盤破壞和完全失去VM的暴露狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。

在如下參考文獻(xiàn)中公開不同的故障切換方式：Remus:High?Availability?via?Virtual?Machine?ReplicationBy?Brendan?Cully?et?al.in?NSDI’08Proceedings?of?the4^th?USENIX?Symposium?on?Networked?Systems?Design?and?Implementation,2008,第161-174頁(yè)。在這一方式中，將所有VM存儲(chǔ)器定期地標(biāo)記為只讀以允許在VM存儲(chǔ)器的在另一主機(jī)上的拷貝中復(fù)制對(duì)VM存儲(chǔ)器的改變。在這一只讀狀態(tài)中，管理程序能夠俘獲VM對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行的所有寫入，并且維護(hù)自從前一輪起已經(jīng)變臟的頁(yè)面的映射。在每一輪，遷移過程自動(dòng)讀取和重置這一映射，并且迭代遷移過程涉及到追尋臟頁(yè)面直至不再能夠產(chǎn)生進(jìn)度。這一方式提高故障切換魯棒性，因?yàn)樵趥浞葜鳈C(jī)上定期地創(chuàng)建VM存儲(chǔ)器的單獨(dú)最新映像，該備份主機(jī)可以在主要主機(jī)的硬件故障之后使用這一映像來簡(jiǎn)單地啟動(dòng)VM的復(fù)制。

然而這一方式的缺點(diǎn)是由于VM在它的VM存儲(chǔ)器的只讀狀態(tài)期間保持操作，所以可能生成大量頁(yè)面故障。此外，這一方式未允許容易檢測(cè)已經(jīng)更改頁(yè)面的什么部分，從而即使在頁(yè)面上僅已經(jīng)改變單個(gè)位，仍然必須復(fù)制全部頁(yè)面，這有損于總架構(gòu)的總性能，因?yàn)槔缧〉捻?yè)面大小必須用來避免在系統(tǒng)之間的過量數(shù)據(jù)流量，這減少操作系統(tǒng)的性能，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)不能使用較大大小的頁(yè)面。

US5,893,155公開一種數(shù)字計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器高速緩存組織，該組織實(shí)施高效、有選擇的高速緩存回寫、映射和傳送數(shù)據(jù)以用于例如數(shù)據(jù)庫(kù)的回滾和前滾。向與高速緩存關(guān)聯(lián)的日志塊構(gòu)建器直通寫入向標(biāo)注為記入的高速緩存線的寫入或者存儲(chǔ)操作。如在回寫高速緩存中那樣在高速緩存本地處置非記入存儲(chǔ)操作。日志塊構(gòu)建器將寫入操作組合成數(shù)據(jù)塊并且向日志拆分器傳送數(shù)據(jù)庫(kù)。日志拆分器基于地址將記入的數(shù)據(jù)去復(fù)用成單獨(dú)流。

簡(jiǎn)言之，以上方式并非沒有問題。例如，如先前說明的那樣，在掛起VM期間，高速緩存對(duì)頁(yè)面錯(cuò)誤敏感，因?yàn)楦咚倬彺姹恢糜谥蛔x狀態(tài)中。另外可能必須為每個(gè)檢查點(diǎn)存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，這給計(jì)算架構(gòu)、特別是架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施的資源利用帶來壓力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明尋求提供一種根據(jù)開篇段落的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以用更高效方式實(shí)現(xiàn)VM復(fù)本。

本發(fā)明還尋求提供一種包括多個(gè)這樣的系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集群。

本發(fā)明進(jìn)而還尋求提供一種管理這樣的計(jì)算機(jī)集群的方法，在該方法中，可以用更高效方式復(fù)制VM。