[發明專利]一種虛擬機容錯系統及其容錯方法

有效

• 申請號: 202011415591.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112380070B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 藏洪永
• 申請（專利權）人: 海光信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14;G06F9/455
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產權代理有限公司 11667
• 代理人: 趙永剛

本發明提供了一種虛擬機容錯系統及其容錯方法，用于在主虛擬機生成隨機數后對主備虛擬機進行狀態數據同步，該虛擬機容錯系統包括主虛擬機監視器和備虛擬機監視器。主虛擬機監視器上安裝有主虛擬機，備虛擬機監視器上安裝有備虛擬機。其中，在主虛擬機生成隨機數后，主虛擬機監視器向主虛擬機發送主虛擬機與備虛擬機進行狀態數據同步的指示，以使主虛擬機將其狀態數據同步到備虛擬機。從而盡早發現主備虛擬機狀態數據不一致，主虛擬機監視器主動發起主備虛擬機的狀態數據同步，及時進行主備虛擬機的狀態數據同步，避免了主備虛擬機從生成隨機數到產生網絡響應數據包并比較網絡響應數據包造成的計算開銷，從而避免備虛擬機計算資源的浪費。

技術領域

本發明涉及虛擬機技術領域，尤其涉及一種虛擬機容錯系統及其容錯方法。

背景技術

虛擬化技術隨著云計算的開展得到廣泛應用，虛擬機容錯技術可以為關鍵應用提供可靠性保證。早期的虛擬機容錯技術(如MicroCheckpointing、Kemari等)，備虛擬機一直處于暫停狀態，不停高頻同步主虛擬機的狀態變化，若主虛擬機發生故障，則激活備虛擬機運行。主虛擬機和備虛擬機之間定期高頻做Checkpoint(檢查點機制，一種狀態數據同步方式)，同時Checkpoint需要暫停源虛擬機運行，由于高頻Checkpoint引入的開銷較大，這種容錯技術無法商用。

針對早期虛擬機容錯開銷較大問題，Intel(英特爾)提出粗粒度同步技術(COarse-grained?LOck-stepping，簡稱COLO)，該方法主備虛擬機都處于運行狀態，外部客戶端發給主虛擬機的網絡請求，主虛擬機同時發給備虛擬機處理，通過比較主虛擬機和備虛擬機對同一網絡請求的網絡響應，決定是否需要同步主備虛擬機的狀態。若主備虛擬機對客戶端網絡請求產生的響應數據包相同，則無需做Checkpoint；否則，立刻同步主備虛擬機狀態。該方法減少了Checkpoint的頻率，降低了容錯開銷，已在云計算產品中商用(如ZStack等)，此外VMware也采用了與COLO類似的容錯技術。

目前，隨機數在驗證碼、UUID(Universally?Unique?Identifier，通用唯一識別碼)生成、安全秘鑰等場景得到廣泛應用，生成隨機數依賴本地的軟硬件環境數據，在COLO容錯場景中，主備虛擬機生成的隨機數由于軟硬件環境不同而不同，此時主備虛擬機狀態已經不一致，需要同步。但COLO技術判斷是否需要Checkpoint的條件，完全依賴主備虛擬機對客戶端網絡請求產生的響應包的比對結果，導致備虛擬機在獲取隨機數之后的計算成為一種不必要的浪費。

發明內容

本發明提供了一種虛擬機容錯系統及其容錯方法，用以避免主備虛擬機從生成隨機數到產生網絡響應數據包并比較網絡響應數據包造成的計算開銷，從而避免備虛擬機計算資源的浪費。

第一方面，本發明提供了一種虛擬機容錯系統，該容錯系統包括主虛擬機監視器和備虛擬機監視器。在主虛擬機監視器上安裝有主虛擬機，在備虛擬機監視器上安裝有備虛擬機。其中，主虛擬機在生成隨機數后，主虛擬機監視器向主虛擬機發送主虛擬機與備虛擬機進行狀態數據同步的指示，以使主虛擬機將其狀態數據同步到備虛擬機。

在上述的方案中，在主虛擬機生成隨機數后，主虛擬機監視器向主虛擬機發送主虛擬機和備虛擬機進行狀態數據同步的指示，以使主虛擬機將其狀態數據同步到備虛擬機。現有COLO技術中判斷是否需要主備虛擬機進行同步的條件，完全依賴于主備虛擬機對客戶端網絡請求產生的網絡響應數據包的比對結果。而在使用隨機數的業務場景中，由于主備虛擬機各自軟硬件環境差異不同，所生成的隨機數也不同，主備虛擬機的狀態數據已經不一致了。但COLO技術需要等到生成網絡響應數據包，經過比對之后，才進行主虛擬機與備虛擬機的狀態數據同步，從而導致主備虛擬機在獲取隨機數之后的計算成為一種不必要的浪費。本申請的方案相比COLO技術，在主虛擬機獲取隨機數后，盡早發現主備虛擬機狀態數據不一致，使主虛擬機監視器主動發起主備虛擬機的狀態數據同步，及時進行主備虛擬機的狀態數據同步，避免了主備虛擬機從生成隨機數到產生網絡響應數據包并比較網絡響應數據包造成的計算開銷，從而避免備虛擬機計算資源的浪費。