[发明专利]虚拟机无缝迁移的方法、管理器及系统

说明书

技术领域

本发明涉及云计算虚拟化领域，尤其涉及一种虚拟机无缝迁移的方法、管理器及系统。

背景技术

云计算(Cloud Computing)是一种新兴的共享基础架构计算方法，其可以将巨大的系统资源池连接在一起提供IT(Information Technology，信息产业)服务。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化及负载均衡等传统计算机技术和网络技术融合发展的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个强大的系统，并借助SaaS(Software-as-a-service，软件即服务)、PaaS(Platform as a Service，平台即服务)、IaaS(Infrastructure as a Service，基础设备即服务)等商业模式将各种能力及服务分布到终端用户中。例如，基于虚拟集群技术的云计算数据中心即是一种现有的商业模式，其租用大型云计算数据中心的虚拟机及网络部署各种业务网络，可达到快速部署、降低运营成本的目的。

在上述的云计算数据中心的商业模式中，虚拟机动态在线迁移对云计算数据中心的高可用性(High Availability)、弹性(Rapid Elasticity)以及节能(Economization)的实现至关重要。例如，在物理服务器需要维护时，可以将其上的虚拟机迁移到其他物理服务器上，保证物理服务器维护过程中不影响业务；又如，在虚拟机负载较轻时，可以将多个物理服务器上的虚拟机迁移到少数几台物理服务器上，关闭其他物理服务器的电源，在不影响业务的情况下可节省能耗。

现有技术中，云计算数据中心的典型网络架构如图1所示。云计算数据中心由虚拟集群管理服务器(DCMP，Data Center Management Platform)10、网络存储设备(Network Access Storage，NAS)20以及若干支持虚拟化技术的物理服务器3组成。其中虚拟集群管理服务器10负责云计算数据中心虚拟机资源的统一调度、分配及管理；网络存储设备20通过光纤通道提供虚拟机外部虚拟磁盘文件高速读写。云计算数据中心的物理服务器通过虚拟机管理器(Virtual Machine Monitor，VMM)40将本地物理资源虚拟化，支持同一套物理资源上运行多个虚拟机(VM，Virtual Machine)50。

在上述云计算数据中心的网络环境下，虚拟机50运行所需的磁盘虚拟文件存储在网络存储设备20上，虚拟机50启动时，从网络存储设备20读取虚拟磁盘文件内容到内存，并将对虚拟磁盘文件的读写更新到外部网络存储设备20。虚拟机50的在线迁移是通过在源服务器和目的服务器之间拷贝内存来实现的。现有的虚拟机在线迁移的具体步骤包括：

S1，迁移准备。计划将源服务器上的活动虚拟机VM1迁移到目的服务器上；

S2，目的服务器资源预留。在目的服务器上预留虚拟机VM1运行所需的资源，包括内存、CPU、网络等，若资源预留失败，则停止虚拟机迁移并反馈结果；

S3，内存循环预拷贝。首先将源服务器上虚拟机VM1运行的内存页拷贝到目的服务器上，后续每次循环拷贝上一轮内存拷贝期间修改过的内存页(脏页)；

S4，停止拷贝。当需要拷贝的内存页数或内存脏页率(每次循环期间内存脏页数除以所需拷贝的内存页数)满足预定阈值时，停止循环拷贝，将源虚拟机挂起，并将剩余的内存页及虚拟机的状态数据(CPU状态及不连续的内存页)一次性同步到目的服务器上；且向网络发送主动ARP请求更新网络位置到目的服务器；

S5，确认。目的服务器接收完所有内存页及虚拟机状态数据后，通知源服务器完成虚拟机迁移，源服务器确认后释放虚拟机VM1占用的资源；

S6，激活。目的服务器激活迁移后的虚拟机VM1，连接本地设备，如I/O端口等，恢复正常运行；

在上述流程中，步骤S4-S5期间，虚拟机VM1在源服务器和目的服务器上均处于挂起状态，根据步骤S4中需要拷贝的数据量大小和传输带宽，虚拟机VM1挂起状态持续的时间长短有所不同，在此期间会造成少量的数据包丢失。并且，源服务器发出的主动ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)请求，某些网络设备可能对此拒绝响应。由此进一步导致，直到目的服务器上的虚拟机VM1向网络发起第一个数据报文开始，网络设备才能完全感知虚拟机VM1的位置变化。因此，现有虚拟机迁移技术存在虚拟机与网络连接的中断现象，从而影响了虚拟机运行业务的连续性。

发明内容