[發(fā)明專利]一種虛擬機(jī)的熱遷移方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210441822.8
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114546604B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉航
• 申請（專利權(quán)）人: 賽芯半導(dǎo)體技術(shù)（北京）有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F11/14
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 霍文娟

本發(fā)明公開了一種虛擬機(jī)的熱遷移方法及裝置。該發(fā)明包括：在檢測到第一虛擬機(jī)進(jìn)入第一預(yù)設(shè)狀態(tài)的情況下，將第一虛擬機(jī)中的待遷移的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)包鏡像備份在第二虛擬機(jī)對應(yīng)的虛擬機(jī)管理系統(tǒng)中；檢測第一PF驅(qū)動是否收到同步消息，在確定第一PF驅(qū)動接收到同步消息的情況下，控制第一PF驅(qū)動獲取第一虛擬機(jī)的狀態(tài)，并判斷第一虛擬機(jī)的狀態(tài)是否為第二預(yù)設(shè)狀態(tài)；在第一虛擬機(jī)的狀態(tài)為第二預(yù)設(shè)狀態(tài)的情況下，將備份的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)包發(fā)送至第二虛擬機(jī)；控制第一PF驅(qū)動獲取第一虛擬機(jī)的臟頁數(shù)據(jù)以及第一虛擬機(jī)的狀態(tài)，并將臟頁數(shù)據(jù)以及第一虛擬機(jī)的狀態(tài)發(fā)送至第二虛擬機(jī)。通過本發(fā)明，解決了相關(guān)技術(shù)中虛擬機(jī)的熱遷移只針對軟件層面，不針對SR?IOV硬件內(nèi)部的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬機(jī)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種虛擬機(jī)的熱遷移方法及裝置。

背景技術(shù)

相關(guān)技術(shù)中，虛擬機(jī)的熱遷移技術(shù)一般針對一個純軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)的遷移，包括虛擬的外圍設(shè)備，如虛擬網(wǎng)卡、虛擬磁盤等，監(jiān)管虛擬機(jī)運(yùn)行的程序（VMM）是運(yùn)行于CPU的一個軟件，它只能讀取和拷貝CPU和內(nèi)存的狀態(tài)，而配有SR-IOV直通設(shè)備的虛擬機(jī)，因?yàn)橛布糠旨铀倭颂摂M機(jī)的內(nèi)部處理，所以虛擬機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不只存在軟件層面，也存在于SR-IOV硬件的內(nèi)部，例如Host物理地址與Guest虛擬地址的映射表，以及在硬件中正在處理網(wǎng)絡(luò)包等，這給虛擬機(jī)的熱遷徙造成了困難。

針對配有SR-IOV直通設(shè)備的虛擬機(jī)，目前已有若干方案試圖解決熱遷移問題：已有方案1) Bonding Ports，此方案為每個虛擬機(jī)的每個VF網(wǎng)卡都額外配置一個虛擬網(wǎng)卡，在虛擬機(jī)內(nèi)部利用網(wǎng)卡Bonding技術(shù)合并成一個網(wǎng)口使用，存在的缺點(diǎn)是：切換為虛擬網(wǎng)卡后，性能降級，需要配置GuestOS網(wǎng)絡(luò)，這會造成虛擬機(jī)提供者和使用者不同時，比如給公有云環(huán)境的實(shí)現(xiàn)帶來了困難，即使可以配置，遷移時也會需要額外配置管理工作，增加復(fù)雜性。已有方案2） 增加模擬層，此方案是在GuestOS里面增加一層設(shè)備模擬層，上層協(xié)議訪問模擬層，模擬層完全軟件實(shí)現(xiàn)，所以可以熱遷移，由模擬層來管理遷移后設(shè)備的啟動和設(shè)置，并保持遷移對上層的透明，存在的缺點(diǎn)是：需要修改GuestOS，會造成日常維護(hù)不變，在公有云環(huán)境不太容易實(shí)現(xiàn)，在日常工作時導(dǎo)入額外的負(fù)載，影響系統(tǒng)性能。已有方案3） 重放數(shù)據(jù)以恢復(fù)VF網(wǎng)卡狀態(tài)，此方案記錄影響VF網(wǎng)卡開始運(yùn)行后所有影響其狀態(tài)的動作，然后在遷移后的新VF網(wǎng)卡部分重放,以達(dá)到和原VF網(wǎng)卡相同的狀態(tài)，此方案同時利用壓縮同類動作等優(yōu)化措施以減少存儲和縮短重放的時間開銷，存在的缺點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，需要分析輸入數(shù)據(jù)和網(wǎng)卡狀態(tài)變化以壓縮優(yōu)化同類動作，否則所需存儲容量和重放的時間將無法接受。另外上述已有方案還有一個共同的缺點(diǎn)是，舊虛擬機(jī)停止運(yùn)行時，所有在網(wǎng)卡內(nèi)部硬件正在處理的網(wǎng)絡(luò)包都將會丟失，新虛擬機(jī)無法得到這些網(wǎng)絡(luò)包，造成數(shù)據(jù)丟失或需要重傳。

傳統(tǒng)的虛擬機(jī)熱遷移流程中，虛擬機(jī)管理系統(tǒng)（VMM）在checkpoint階段暫停虛擬機(jī)時，不會跟網(wǎng)卡設(shè)備同步，也就是說可能是網(wǎng)卡和VF驅(qū)動交互的任一階段，VF驅(qū)動可能正在讀取某個網(wǎng)卡寄存器，或者是處于網(wǎng)卡中斷處理程序中，而暫停并且在遷移目的主機(jī)上恢復(fù)運(yùn)行后，VF驅(qū)動要求新的VF硬件部分的狀態(tài)要跟暫停當(dāng)時一樣，才能正確的繼續(xù)運(yùn)行，而這發(fā)生的概率很小，因?yàn)樘摂M機(jī)可以完全暫停，但網(wǎng)卡硬件會繼續(xù)運(yùn)行，不可避免的會造成硬件狀態(tài)的改變，硬件內(nèi)部的包處理器在虛擬機(jī)已經(jīng)暫停后，還會繼續(xù)運(yùn)行，處理后的網(wǎng)絡(luò)包會繼續(xù)發(fā)給虛擬機(jī)，但因?yàn)樘摂M機(jī)以無法接收，而只能是丟棄掉了。由于SR-IOV網(wǎng)卡向網(wǎng)絡(luò)包接受隊列傳輸數(shù)據(jù)時，是利用直接存儲器訪問（DMA）方式，也就是說直接寫入主機(jī)物理內(nèi)存，不經(jīng)過中央處理器（CPU），因此虛擬機(jī)管理系統(tǒng)（VMM）不知道這部分內(nèi)存已經(jīng)改變，在向新虛擬機(jī)拷貝內(nèi)存時會漏掉這部分內(nèi)存，造成新虛擬機(jī)內(nèi)存內(nèi)容與舊虛擬機(jī)不一致，當(dāng)新虛擬機(jī)恢復(fù)運(yùn)行后，會造成問題。

針對相關(guān)技術(shù)中提到的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種虛擬機(jī)的熱遷移方法及裝置，以解決相關(guān)技術(shù)中虛擬機(jī)的熱遷移技術(shù)只針對軟件層面，不針對SR-IOV硬件的內(nèi)部的技術(shù)問題。