虛擬機(jī)遷移原理詳解

1、虛假機(jī)到虛假機(jī)的遷移（Virtual-to-Virtual）V2V遷移是在虛假機(jī)之間搬動(dòng)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，照顧主機(jī)級(jí)其余差異和處理不相同的虛假硬件。虛假機(jī)從一個(gè)物理機(jī)上的VMM遷移到另一個(gè)物理機(jī)的VMM，這兩個(gè)VMM的種類可以相同，也可以不相同。如VMware遷移到KVM，KVM遷移到KVM?？梢越?jīng)過(guò)多種方式將虛假機(jī)從一個(gè)VMHost系統(tǒng)搬動(dòng)到另一個(gè)VMHost系統(tǒng)。V2V離線遷移離線遷移（offlinemigration）：也叫做老例遷移、靜態(tài)遷移。在遷移從前將虛假機(jī)暫停，若是共享儲(chǔ)藏，則只拷貝系統(tǒng)狀態(tài)至目的主機(jī)，最后在目的主機(jī)重建虛假機(jī)狀態(tài)，恢復(fù)執(zhí)行。若是使用當(dāng)?shù)貎?chǔ)藏，則需要同時(shí)拷貝虛假機(jī)鏡

2、像和狀態(tài)到目的主機(jī)。到這種方式的遷移過(guò)程需要顯示的停止虛假機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。從用戶角度看，有明確的一段服務(wù)不可以用的時(shí)間。這種遷移方式簡(jiǎn)單易行，適用于對(duì)服務(wù)可用性要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合。V2V在線遷移在線遷移（onlinemigration)：又稱為實(shí)時(shí)遷移(livemigration)。是指在保證虛假機(jī)上服務(wù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，虛假機(jī)在不相同的物理主機(jī)之間進(jìn)行遷移，其邏輯步驟與離線遷移幾乎完好一致。不相同的是，為了保證遷移過(guò)程中虛假機(jī)服務(wù)的可用，遷移過(guò)程僅有特別短暫的停機(jī)時(shí)間。遷移的前面階段，服務(wù)在源主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)遷移進(jìn)行到必然階段，目的主機(jī)已經(jīng)具備了運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的必定資源，經(jīng)過(guò)一個(gè)特別短暫的切換，源主機(jī)將控制權(quán)轉(zhuǎn)

3、移到目的主機(jī)，服務(wù)在目的主機(jī)上連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于服務(wù)自己而言，由于切換的時(shí)間特別短暫，用戶感覺(jué)不到服務(wù)的中止，所以遷移過(guò)程對(duì)用戶是透明的。在線遷移適用于對(duì)服務(wù)可用性要求很高的場(chǎng)景。目前主流的在線遷移工具，都要求物理機(jī)之間采用SAN（storageareanetwork），NAS（network-attachedstorage）之類的集中式共享外存設(shè)備，所以在遷移時(shí)只需要考慮操作系統(tǒng)內(nèi)存執(zhí)行狀態(tài)的遷移，從而獲得較好的遷移性能。別的，在某些沒(méi)有使用共享儲(chǔ)藏的場(chǎng)合，可以使用儲(chǔ)藏塊在線遷移技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)V2V的虛假機(jī)在線遷移。對(duì)照較基于共享儲(chǔ)藏的在線遷移，數(shù)據(jù)塊在線遷移的需要同時(shí)遷移虛假機(jī)磁盤鏡像和系統(tǒng)內(nèi)存狀

4、態(tài)，遷移性能上打了折扣。但是他使得在采用分別式當(dāng)?shù)貎?chǔ)藏的環(huán)境下，依舊可以利用遷移技術(shù)轉(zhuǎn)移計(jì)算機(jī)環(huán)境，并且保證遷移過(guò)程中操作系統(tǒng)服務(wù)的可用性，擴(kuò)展了虛假機(jī)在線遷移的應(yīng)用范圍。V2V在線遷移技術(shù)除掉了軟硬件相關(guān)性，是進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)升級(jí)，保護(hù)等管理操作的有力工具。V2V內(nèi)存遷移技術(shù)對(duì)于VM的內(nèi)存狀態(tài)的遷移，XEN和KVM都采用了主流的的預(yù)拷貝（pre-copy）的策略。遷移開(kāi)始此后，源主機(jī)VM仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，目的主機(jī)VM還沒(méi)有啟動(dòng)。遷移經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)，將源主機(jī)VM的內(nèi)存數(shù)據(jù)發(fā)送至目的主機(jī)VM。循環(huán)第一輪發(fā)送全部?jī)?nèi)存頁(yè)數(shù)據(jù)，接下來(lái)的每一輪循環(huán)發(fā)送上一輪預(yù)拷貝過(guò)程中被VM寫過(guò)的臟頁(yè)內(nèi)存dirtypages。直到

5、機(jī)會(huì)成熟，預(yù)拷貝循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入停機(jī)拷貝階段，源主機(jī)被掛起，不再有內(nèi)存更新。最后一輪循環(huán)中的臟頁(yè)被傳輸至目的主機(jī)VM。預(yù)拷貝體系極大的減少了停機(jī)拷貝階段需要傳輸?shù)膬?nèi)存數(shù)據(jù)量，從而將停機(jī)時(shí)間大大減小。但是，對(duì)于更新速度特別快的內(nèi)存部分，每次循環(huán)過(guò)程都會(huì)變臟，需要重復(fù)pre-copy，同時(shí)也以致循環(huán)次數(shù)特別多，遷移的時(shí)間變長(zhǎng)。針對(duì)這種情況，KVM虛假機(jī)建立了三個(gè)原則：集中原則，一個(gè)循環(huán)內(nèi)的dirtypages小于等于50；不擴(kuò)散原則，一個(gè)循環(huán)內(nèi)傳輸?shù)膁irtypages少于新產(chǎn)生的；有限循環(huán)原則，循環(huán)次數(shù)必定少于30。在實(shí)現(xiàn)上，就是采用了以下措施：有限循環(huán)：循環(huán)次數(shù)和收效碰到控制，對(duì)每輪pre-co

6、py的收效進(jìn)行計(jì)算，若pre-copy對(duì)于減少不一致內(nèi)存數(shù)量的收效不明顯，也許循環(huán)次數(shù)高出了上限，循環(huán)將中止，進(jìn)入停機(jī)拷貝階段。在被遷移VM的內(nèi)核設(shè)置一個(gè)內(nèi)存接見(jiàn)的監(jiān)控模塊。在內(nèi)存pre-copy過(guò)程中，VM的一個(gè)進(jìn)度在一個(gè)被調(diào)換運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)期，被限制最多執(zhí)行40次內(nèi)存寫操作。這個(gè)措施直接限制了pre-copy過(guò)程中內(nèi)存變臟的速度，其代價(jià)是對(duì)VM上的進(jìn)度運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行了必然的限制。KVM的預(yù)拷貝在線遷移過(guò)程詳解開(kāi)始系統(tǒng)考據(jù)目標(biāo)服務(wù)器的儲(chǔ)藏器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在目標(biāo)服務(wù)器保留所遷移虛假機(jī)的資源將虛假機(jī)的全部?jī)?nèi)存鏡像復(fù)制到目標(biāo)服務(wù)器檢查上一個(gè)循環(huán)中內(nèi)存可否發(fā)生了變化復(fù)制所耗費(fèi)的時(shí)間變短到內(nèi)存在時(shí)期發(fā)生變化量達(dá)到必然

7、標(biāo)準(zhǔn)將節(jié)余的內(nèi)存變化和源系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)復(fù)制到目標(biāo)服務(wù)器內(nèi)存復(fù)制操作結(jié)束，暫停源系統(tǒng)將儲(chǔ)藏從源系統(tǒng)上解鎖，并鎖定在目標(biāo)系統(tǒng)上，啟動(dòng)目標(biāo)服務(wù)器，并與儲(chǔ)藏資源和網(wǎng)絡(luò)資源相連接結(jié)束將發(fā)生變化的內(nèi)存頁(yè)重新復(fù)制到目標(biāo)服務(wù)器中覆蓋掉先前的內(nèi)存頁(yè)圖KVM的預(yù)拷貝在線遷移過(guò)程流程圖系統(tǒng)考據(jù)目標(biāo)服務(wù)器的儲(chǔ)藏器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置可否正確，并預(yù)保留目標(biāo)服務(wù)器虛假機(jī)的資源。當(dāng)虛假機(jī)還在源服務(wù)器上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第一個(gè)循環(huán)內(nèi)將全部?jī)?nèi)存鏡像復(fù)制到目標(biāo)服務(wù)器上。在這個(gè)過(guò)程中，KVM依舊會(huì)監(jiān)察內(nèi)存的任何變化。3.今后的循環(huán)中，檢查上一個(gè)循環(huán)中內(nèi)存可否發(fā)生了變化。若是發(fā)生了變化，那么VMM會(huì)將發(fā)生變化的內(nèi)存頁(yè)即dirtypages重新復(fù)制到

8、目標(biāo)服務(wù)器中，并覆蓋掉先前的內(nèi)存頁(yè)。在這個(gè)階段，VMM依舊會(huì)連續(xù)監(jiān)視內(nèi)存的變化情況。VMM會(huì)連續(xù)這樣的內(nèi)存復(fù)制循環(huán)。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，所需要復(fù)制的dirtypages就會(huì)明顯減少，而復(fù)制所耗費(fèi)的時(shí)間就會(huì)逐漸變短，那么內(nèi)存就有可能沒(méi)有足夠的時(shí)間發(fā)生變化。最后，當(dāng)源服務(wù)器與目標(biāo)服務(wù)器之間的差異達(dá)到必然標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，內(nèi)存復(fù)制操作才會(huì)結(jié)束，同時(shí)暫停源虛假機(jī)。在源虛假機(jī)和目標(biāo)虛假機(jī)都停機(jī)的情況下，將最后一個(gè)循環(huán)的dirtys和源虛假機(jī)設(shè)備的工作狀態(tài)復(fù)制到目標(biāo)服務(wù)器。爾后，將儲(chǔ)藏從源虛假機(jī)上解鎖，并鎖定在目標(biāo)虛假機(jī)上。啟動(dòng)目標(biāo)服務(wù)器，并與儲(chǔ)藏資源和網(wǎng)絡(luò)資源相連接。源服務(wù)器目標(biāo)服務(wù)器源服務(wù)器目標(biāo)服務(wù)器源虛假機(jī)內(nèi)存目標(biāo)虛假機(jī)內(nèi)存源虛假機(jī)內(nèi)存目標(biāo)虛假機(jī)內(nèi)存共享儲(chǔ)藏、網(wǎng)絡(luò)共享儲(chǔ)藏、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)考據(jù)目標(biāo)服務(wù)器，預(yù)保留虛假機(jī)的資源內(nèi)存鏡像復(fù)制，復(fù)制過(guò)程中源機(jī)器內(nèi)存發(fā)生變化源服務(wù)器目標(biāo)服務(wù)器源服務(wù)器目標(biāo)服務(wù)器源虛假機(jī)內(nèi)存目標(biāo)虛假機(jī)內(nèi)存源虛假機(jī)內(nèi)存目標(biāo)虛假機(jī)內(nèi)存共享儲(chǔ)藏、網(wǎng)絡(luò)共享儲(chǔ)藏、網(wǎng)絡(luò)所需復(fù)制的數(shù)據(jù)在減少，復(fù)制時(shí)間變短進(jìn)行有變化的內(nèi)存復(fù)制源服務(wù)器目標(biāo)服務(wù)器源服務(wù)器目標(biāo)服務(wù)器源