[发明专利]一种虚拟机容错系统及其容错方法

说明书

本发明提供了一种虚拟机容错系统及其容错方法，该虚拟机容错系统包括主物理机端和备物理机端。主物理机端上安装有主虚拟机监视器，主虚拟机监视器上安装有主虚拟机。备物理机端上运行有备虚拟机。主物理机端设置有网卡，主虚拟机监视器上部署有用于向网卡下发网络包处理规则的网络包管理装置。该网络包处理规则包括：命令网卡将客户端发送给主虚拟机的网络请求包转发给备虚拟机。通过在主物理机端设置网卡，在主虚拟机监视器部署向网卡下发网络包处理规则的网络管理装置，使网卡将客户端发送给主虚拟机的网络请求包转发给备虚拟机，减少软件操作引入的CPU开销，同时兼容高效的内核态Vhost‑net网络后端驱动,解决了无法使用Vhost‑net内核态网络后端驱动的问题。

技术领域

本发明涉及虚拟机技术领域，尤其涉及一种虚拟机容错系统及其容错方法。

背景技术

虚拟化技术随着云计算的开展得到广泛应用，虚拟机容错技术可以为关键应用提供可靠性保证。早期的虚拟机容错技术(如MicroCheckpointing、Kemari等)，备虚拟机一直处于暂停状态，不停高频同步主虚拟机的状态变化，若主虚拟机发生故障，则激活备虚拟机运行。主虚拟机和备虚拟机之间定期高频做Checkpoint(检测点机制，一种状态数据同步方式)，同时Checkpoint需要暂停源虚拟机运行，由于高频Checkpoint引入的开销较大，这种容错技术无法商用。

针对早期虚拟机容错开销较大问题，Intel(英特尔)提出粗粒度同步技术(COarse-grained LOck-stepping，简称COLO)，该方法主备虚拟机都处于运行状态，外部客户端发给主虚拟机的网络请求，主虚拟机同时发给备虚拟机处理，通过比较主虚拟机和备虚拟机对同一网络请求的网络响应，决定是否需要同步主备虚拟机的状态。若主备虚拟机对客户端网络请求产生的响应数据包相同，则无需做Checkpoint；否则，立刻同步主备虚拟机状态。该方法减少了Checkpoint的频率，降低了容错开销，已在云计算产品中商用(如ZStack等),此外VMware也采用了与COLO类似的容错技术。

COLO虚拟机容错技术中，主虚拟机收到客户端网络请求包后，Qemu用户端(一套由法布里斯·贝拉所编写的以GPL许可证分发源码的模拟处理器，一种虚拟操作系统模拟器)通过Virtio-net网络后端驱动截获网络请求包，通过Proxy(代理软件或代理服务器)发送给备虚拟机。备虚拟机产生网络响应包后，也通过Qemu用户端Proxy发送给主虚拟机。主虚拟机Qemu用户端接收备虚拟机发出的网络响应包，由Proxy对主备虚拟机生成的网络响应包进行比对，以决定是否需要Checkpoint同步状态。上述的方案中，对网络数据包收发和比对都通过Qemu用户态软件处理，一方面软件处理网络包收发和比对引入CPU(中央处理器)开销，另一方面导致虚拟机网络只能采用用户态Virtio-net网络后端驱动，而不能使用更高效的内核态Vhost-net网络后端驱动。

发明内容

本发明提供了一种虚拟机容错系统及其容错方法，用以减少软件操作引入的CPU开销，同时兼容高效的内核态Vhost-net网络后端驱动,解决了无法使用Vhost-net内核态网络后端驱动的问题。

第一方面，本发明提供了一种虚拟机容错系统，该虚拟机容错系统包括主物理机端和备物理机端。在主物理机端上安装有主虚拟机监视器，在主虚拟机监视器上安装有主虚拟机。在备物理机端上运行有备虚拟机。其中，主物理机端设置有网卡，主虚拟机监视器上部署有用于向网卡下发网络包处理规则的网络包管理装置。该网络包处理规则包括：命令网卡将客户端发送给主虚拟机的网络请求包转发给备虚拟机。