KVM 虚拟机在物理主机之间迁移的实现

虚拟机的迁移使资源配置更加灵活,尤其是在线迁移技术,提高了虚拟服务器的可用性和可靠性。本文是虚拟机迁移技术漫谈系列的第二部分,详细介绍 KVM 虚拟机在物理主机之间的静态迁移和在线迁移特性,而且包括基于数据块的在线迁移实现。

前言

虚拟机的迁移技术为服务器的虚拟化提供简便的方法。目前流行的虚拟化产品 VMware,Xen,Hyper-V,KVM 都提供各自的迁移工具。其中 Linux 平台上开源的虚拟化工具 KVM 发展迅速,基于 KVM 的虚拟机的迁移特性也日趋完善。本文全面介绍 KVM 虚拟机在不同的应用环境下的静态迁移(离线迁移)和动态迁移(在线迁移),并且在最新发布的 SUSE Linux Enterprise Edition 11 SP1 上分别演示如何应用 libvirt/virt-manager 图形化工具和基于命令行的 qemu-kvm 工具进行迁移操作。

V2V 虚拟机迁移的介绍

V2V 虚拟机的迁移是指在 VMM(Virtual Machine Monitor)上运行的虚拟机系统,能够被转移到其他物理主机上的 VMM 上运行。VMM 对硬件资源进行抽象和隔离,屏蔽了底层硬件细节。而迁移技术的出现,使得操作系统能在不同的主机之间动态的转移,进一步解除软,硬件资源之间的相关性。本系列的第一篇文章“虚拟机迁移技术漫谈”中,介绍了 V2V 迁移的三种方式,本文将更加详细的说明三种方式的不同和实现方法。

V2V 迁移方式的分类

静态迁移

静态迁移:也叫做常规迁移、离线迁移(Offline Migration)。就是在虚拟机关机或暂停的情况下从一台物理机迁移到另一台物理机。因为虚拟机的文件系统建立在虚拟机镜像上面,所以在虚拟机关机的情况下,只需要简单的迁移虚拟机镜像和相应的配置文件到另外一台物理主机上;如果需要保存虚拟机迁移之前的状态,在迁移之前将虚拟机暂停,然后拷贝状态至目的主机,最后在目的主机重建虚拟机状态,恢复执行。这种方式的迁移过程需要显式的停止虚拟机的运行。从用户角度看,有明确的一段停机时间,虚拟机上的服务不可用。这种迁移方式简单易行,适用于对服务可用性要求不严格的场合。

共享存储的动态迁移

动态迁移(Live Migration):也叫在线迁移(Online Migration)。就是在保证虚拟机上服务正常运行的同时,将一个虚拟机系统从一个物理主机移动到另一个物理主机的过程。该过程不会对最终用户造成明显的影响,从而使得管理员能够在不影响用户正常使用的情况下,对物理服务器进行离线维修或者升级。与静态迁移不同的是,为了保证迁移过程中虚拟机服务的可用,迁移过程仅有非常短暂的停机时间。迁移的前面阶段,服务在源主机的虚拟机上运行,当迁移进行到一定阶段,目的主机已经具备了运行虚拟机系统的必须资源,经过一个非常短暂的切换,源主机将控制权转移到目的主机,虚拟机系统在目的主机上继续运行。对于虚拟机服务本身而言,由于切换的时间非常短暂,用户感觉不到服务的中断,因而迁移过程对用户是透明的。动态迁移适用于对虚拟机服务可用性要求很高的场合。

目前主流的动态迁移工具,VMware 的 VMotion,Citrix 的 XenMotion,他们都依赖于物理机之间采用 SAN(storage area network)或 NAS(network-attached storage)之类的集中式共享外存设备,因而在迁移时只需要进行虚拟机系统内存执行状态的迁移,从而获得较好的迁移性能。

图 1. 共享存储的动态迁移示意图

图 1. 共享存储的动态迁移示意图

如图 1 中所示的动态迁移,为了缩短迁移时间和服务中断时间,源主机和目的主机共享了 SAN 存储。这样,动态迁移只需要考虑虚拟机系统内存执行状态的迁移,从而获得较好的性能。

本地存储的动态迁移

动态迁移基于共享存储设备,为的是加速迁移的过程,尽量减少宕机时间。但是在某些情况下需要进行基于本地存储的虚拟机的动态迁移,这就需要存储块动态迁移技术,简称块迁移。

比如某些服务器没有使用 SAN 存储,而且迁移的频率很小,虚拟机上的服务对迁移时间的要求不严格,则可以使用存储块动态迁移技术;另一方面,SAN 存储的价格比较高,尽管 SAN 存储能够提高迁移性能和系统的稳定性,对于中小企业仅仅为了加快迁移速度而配置昂贵的 SAN 存储,性价比不高。

在集中式共享外部存储的环境下,基于共享存储的动态迁移技术无疑能够工作得很好。但是,考虑到目前一些计算机集群并没有采用共享式外存,而是各自独立拥有本地外存的物理主机构成。基于共享存储的迁移技术在这种场合下受到限制,虚拟机迁移到目的主机后,不能访问其原有的外存设备,或者需要源主机为其外存访问提供支持。

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