面向存储虚拟化过程的在线迁移机制的设计与实现

摘要

虚拟化技术能够充分挖掘物理服务器的存储资源和计算资源，已得到广泛的应用。但是从物理服务器迁移到虚拟化平台的过程也面临着巨大的挑战。传统存储和计算虚拟化过程需要暂停业务，导致服务长时间中断，甚至迁移后部分应用程序和数据不可用。此外，部分应用存在硬件依赖性不可迁移难以实现计算虚拟化。因此，有必要设计面向存储虚拟化过程中的在线迁移机制，在线将物理服务器中的数据首先迁移到虚拟化平台，避免虚拟化过程造成的服务中断，进而保证虚拟化过程中应用程序和数据的可用性。
　　针对上述问题，提出面向存储虚拟化过程的在线迁移机制。首先设计和实现在线迁移系统，具体包含数据访问模块和数据迁移模块，其中数据访问模块实现前台应用对于数据存取的透明机制，构造并维护运行时映射表，从而把前台应用的数据请求正确重定向到本地物理服务器或远程虚拟化平台；数据迁移模块采用文件级在线迁移策略。其次为了减少迁移过程对前台应用程序性能的影响，根据前台应用的请求强度，提出基于文件大小和存取强度的自适应迁移策略，具体包括前台I/O和迁移I/O平衡的均衡迁移策略，高前台负载时的后台暂停迁移策略和低前台负载时的快速迁移策略；进而针对均衡迁移策略中的前后台并发文件存取，设计基于文件大小和存取强度的多种数据一致性维护方法，具体包括对小数据文件采用的等待写入法、对存取强度较小的大数据文件采用的暂停段迁移法和对存取强度较大的大数据文件采用的写时拷贝法。
　　实现原型系统，并通过标准I/O测试程序Filebench生成典型应用负载进行性能评价。实验结果表明，均衡迁移策略下，与无迁移相比，前台数据读写延迟增加不超过10毫秒，几乎不会影响前台数据访问；快速迁移策略下，迁移吞吐率高达98MB/s，能够有效利用物理服务器I/O带宽。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.3 研究内容

2 系统设计

2.1 系统总体设计思路

2.2 文件级在线迁移策略

2.3 数据一致性维护方法

2.4 数据存取透明机制

2.5 本章小结

3 系统实现

3.1 系统开发环境

3.2 迁移控制模块

3.3 数据访问模块

3.4 数据一致性维模块

3.5 本章小结

4 系统测试

4.1 测试环境

4.2 测试内容和方法

4.3 测试结果与分析

4.4 本章小结

5 工作总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录1（研究生期间的论文专利成果）