[發(fā)明專利]帶I/O虛擬化的虛擬機(jī)在線遷移方法、裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510862116.0
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN106815067B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂銳新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國移動通信集團(tuán)公司
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 張振偉;姚開麗

本發(fā)明公開了一種帶I/O虛擬化的虛擬機(jī)在線遷移方法、裝置，所述方法包括：為虛擬機(jī)分配I/O虛擬化網(wǎng)卡和I/O半虛擬化網(wǎng)卡；將所述I/O虛擬化網(wǎng)卡和所述I/O半虛擬化網(wǎng)卡進(jìn)行綁定；對所述虛擬機(jī)進(jìn)行在線遷移時，卸載所述I/O虛擬化網(wǎng)卡，利用所述I/O半虛擬化網(wǎng)卡進(jìn)行I/O數(shù)據(jù)的處理；當(dāng)所述虛擬機(jī)遷移完成后，為所述虛擬機(jī)重新加載所述I/O虛擬化網(wǎng)卡，并恢復(fù)所述I/O虛擬化網(wǎng)卡與所述I/O半虛擬化網(wǎng)卡的綁定，利用所述I/O虛擬化網(wǎng)卡進(jìn)行I/O數(shù)據(jù)的處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬機(jī)遷移技術(shù)，尤其涉及一種帶I/O虛擬化的虛擬機(jī)在線遷移方法、裝置。

背景技術(shù)

虛擬化是目前正在飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(IT，Internet Technology)云計算前沿技術(shù)的基礎(chǔ)。通過引入服務(wù)器虛擬化，IT系統(tǒng)資源池中的業(yè)務(wù)應(yīng)用運(yùn)行在虛擬服務(wù)器(虛擬機(jī))上，可以實現(xiàn)服務(wù)器整合，提高資源利用率，降低企業(yè)總體擁有成本(TCO，Total Costof Ownership)；可以提高系統(tǒng)的高可用性(HA，High Availability)，并且能夠以更加細(xì)膩的粒度更加方便的進(jìn)行資源的彈性分配和統(tǒng)一調(diào)度。圖1為采用服務(wù)器虛擬化的資源池系統(tǒng)架構(gòu)圖，在一個物理服務(wù)器上可加載有多個虛擬機(jī)，每個虛擬機(jī)都具有自己的應(yīng)用(APP，Application)、用戶操作系統(tǒng)(Guest OS，Guest Operating System)；物理服務(wù)器還具有虛擬機(jī)監(jiān)視器Hypervisor/VMM(Hypervisor/Virtual Machine Monitor)以及硬件(Hardware)。

通過虛擬機(jī)在線遷移(LM，Live Migration)技術(shù)，可以將虛擬機(jī)從一臺物理服務(wù)器(物理機(jī))遷移到另一臺物理服務(wù)器，當(dāng)一臺物理服務(wù)器上的虛擬機(jī)全部遷移到其他物理服務(wù)器后，可以方便的對其進(jìn)行檢修或升級等維護(hù)操作，或者將其關(guān)電以達(dá)到節(jié)能減排的效果。

虛擬機(jī)在線遷移的流程參見圖2所示，將源虛擬機(jī)在共享存儲上的磁盤映像，在要遷移到的目標(biāo)服務(wù)器上啟動，然后將源虛擬機(jī)在遷移開始時間點(diǎn)的內(nèi)存保存并復(fù)制到目標(biāo)虛擬機(jī)中，再將內(nèi)存復(fù)制過程中源虛擬機(jī)的內(nèi)存變化記錄并拷貝到目標(biāo)虛擬機(jī)，實現(xiàn)源虛擬機(jī)與目標(biāo)虛擬機(jī)的同步后，目標(biāo)虛擬機(jī)接管服務(wù)，最后關(guān)閉源虛擬機(jī)，完成遷移。

傳統(tǒng)虛擬化環(huán)境的I/O機(jī)制采用全模擬(Emulation)的方式，不安裝特殊的設(shè)備驅(qū)動，使用簡單但是性能很差。通過安裝專用的半虛擬化(Para-virtualization)驅(qū)動，例如使用virtio，使得GuestOS和Hypervisor能夠共同合作，讓模擬更加高效，虛擬化系統(tǒng)的I/O性能能夠有較大的提升。全虛擬化與半虛擬化的對比見圖3。

然而即使采用了半虛擬化，由于虛擬化層Hypervisor/VMM的存在，虛擬機(jī)與底層硬件的數(shù)據(jù)通信需要Hypervisor干預(yù)調(diào)度。當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)虛擬機(jī)時，Hypervisor需要與所有虛擬機(jī)配合，查詢并接受相應(yīng)的數(shù)據(jù)，帶來了額外的系統(tǒng)開銷，一方面影響I/O效率，造成I/O性能的惡化，另一方面占用服務(wù)器處理資源。

I/O虛擬化通過將虛擬機(jī)與外部硬件設(shè)備之間的I/O通道虛擬化，在虛擬機(jī)建立時由Hypervisor分配虛擬的I/O通道，使得虛擬機(jī)與硬件可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，虛擬機(jī)直接用硬件發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要hypervisor再進(jìn)行干預(yù)處理，使得I/O吞吐量提高，延遲降低，并減少對中央處理器(CPU，Center Process Unit)的占用。系統(tǒng)的I/O性能進(jìn)一步提高，甚至接近虛擬化之前的I/O性能。可以進(jìn)行I/O虛擬化的硬件主要包括網(wǎng)卡(NIC，Network Interface Card)和存儲卡(HBA，Host Bus Adapter)等總線接口(PCI-E，PCIExpress)設(shè)備。對于一個硬件只服務(wù)于一個虛擬機(jī)的情況，可以采用直通(Passthrough)技術(shù)。Passthrough與半虛擬化的對比見圖4。