虚拟机之间的迁移

虚拟机的在线迁移,2014.11,目录Contents,背景及相关知识,背景,虚拟化技术具有良好的隔离性，弹性分配和管理资源，大大提高了资源的利用率。虚拟机在线迁移机制能够使虚拟机和应用在不同的硬件资源之间移动，使数据中心的管理机制具有资源共享，资源调度，容灾备份，动态整合等能力，提高资源利用率和安全性。,背景及相关知识,采用软件技术把一台物理主机上的硬件资源虚拟分割为多个功能相同的计算单位即虚拟机，每个虚拟机上可同时运行多个独立的操作系统。,在所有虚拟化原理中虚拟机监控器替代了操作系统，成为虚拟化系统的核心，承担了资源的调度，分配和管理，保证多个客户操作系统虚拟机能够相互隔离的同时进行。,将运行状态下的操作系统在不同的物理主机之间移动，实现资源的优化配置。,背景及相关知识,经典VMM体系结构,全虚拟化：不需要修改上层操作系统的内核。操作系统与底层硬件完全隔离。,硬件辅助虚拟化：在CPU中加新的指令集和处理器运行模式，完成虚拟操作系统对硬件资源的直接调用。,半虚拟化：在操作系统中加入特定的虚拟化指令，通过它可直接通过Hypervisor层调用硬件资源。,虚拟化技术分类,分类,性能指标,数据中心资源管理：迁移技术对应用部署，硬件维护，资源备份，资源负载均衡，容灾备份等方面意义重大，是数据中心资源管理的强大工具。计算环境可移动性：迁移技术使得操作系统及其上运行的服务成为一个可移动的整体，从用户的角度而言移动后的计算环境保持原有的状态和属性。容灾备份：运行用户业务只需要一个虚拟化的无力计算节点和虚拟机镜像，因此备份虚拟机镜像能够提高用户和系统的安全性。,应用,虚拟机迁移技术,应用,性能指标,静态迁移：被迁移虚拟机在源节点上暂停运行，将虚拟机所有状态存储在文件中传送到目的主机，最后在目的主机上回复虚拟机。在线迁移：在保证虚拟机上服务正常运行的同时进行迁移。虚拟机一边运行一边将自己的内容拷贝到另一台物理机上，需要等到拷贝的内容非常少的时候虚拟机停止运行将这少部分内容一次性拷贝，拷贝完成之后在目的主机上重新激活虚拟机。,分类,虚拟机迁移技术,分类,应用,迁移时间：虚拟机从源主机迁移开始到在目的主机完全恢复运行的时间。宕机时间：迁移过程中，源、目的主机上的被迁移虚拟机同时不可用时间。迁移对虚拟机上业务性能的影响：迁移过程中对被迁移虚拟机上运行服务性能的影响程度。迁移过程资源的占用：迁移过程所需的硬件资源，尤其指网络带宽的使用。,性能指标,虚拟机迁移技术,Xen虚拟机,XEN虚拟机是由英国剑桥大学设计和开发的，其特点是不借助任何特殊的硬件设备辅助执行，就可以直接在硬件之上运行，但是硬件资源不完全由VMM管理。XEN虚拟机某些输入输出设备分离给特权虚拟机实现虚拟化。,Xen虚拟机体系结构,Xen虚拟机体系结构,Xen虚拟机体系结构图,Xen虚拟机迁移机制,Xen虚拟机迁移机制,XEN的迁移机制包含静态迁移和在线迁移，通过shell命令控制两种迁移方法，其设计目标是一个数据中心内，并且数据中心使用共享存储设备(例如NAS或SAN)。XEN在线迁移能够以较短的宕机时间将虚拟机从一台物理主机迁移到另外一台物理主机上，迁移的内容主要包括虚拟机的内存状态和CPU状态信息。,对于虚拟机的内存状态，XEN采用了Pre-copy机制。迁移开始之后，被迁移虚拟机在源主机不停止运行，在目的主机上申请运行虚拟机所需的资源，迁移通过循环迭代拷贝，将源主机虚拟机的内存数据发送到目的主机。第一轮迭代发送所有内存页数据，接下来的每一轮循环发送上一轮Pre-copy过程中被修改过的页，称为脏页(DirtyPages)。迭代过程由以下四个条件来控制：,Xen内存状态迁移,1.迭代次数达到预设的最大值；,2.迭代中累积的脏页数量达到该虚拟机所拥有最大内存数内存的三倍以上；,3.本轮发送的脏页数大于上一轮的，并且网络带宽达到预设的最大阈值；,4.本轮发送的脏页数和本轮跳过不发的脏页数目之和小于最小阈值；,Xen虚拟机在线迁移流程,S1：虚拟机在源主机上正常运行，源主机向目的主机发送迁移请求，申请资源,S2：虚拟机在源主机上正常运行，目的主机申请资源后确认接收迁移数据,S3：源主机打开并测试影子列表，将所有内存也标记为脏状态,S4：循环迭代拷贝内存脏页,S5：虚拟机在源主机上停止运行，发送剩余的内存脏页，CPU状态，I/O状态，ip地址重定向,S7：目的节点向源节点发送确认信息，源节点删除虚拟机,S6：目的节点恢复虚拟机运行,虚拟机的迁移是通过Soc