云计算中虚拟机在线迁移方案优化的研究

摘要

随着互联网和云计算相关技术的进步和发展，云计算受到广大IT企业以及公共事业单位的重视。越来越多的企业选择把自己的业务放在云平台上，且政府及公共事业单位也逐渐增加了和云服务商的合作。同时，云计算问题得到了学者们的广泛研究。
　　云计算是指通过互联网访问虚拟化的硬件计算资源池的一种计算模式。用户可以按实际使用量付费，并且该技术支持对虚拟计算资源的弹性伸缩配置。虚拟化技术作为云计算的关键技术，应用去耦合技术将底层的硬件设备和上层的软件服务分离，实现了重新整合和划分计算机物理资源，降低成本、提升资源应用效率。其中，虚拟机的在线迁移技术是云计算服务中，云服务商对海量计算资源的运营管理手段中的重点和难点。
　　在线迁移是指保证虚拟机服务应用不中断，将虚拟机从一台物理主机迁移到另一台物理主机，完成虚拟机数据盘、内存数据和设备状态的迁移。但由于虚拟机在线迁移中，数据传输对资源的占用，导致虚拟机服务在迁移全过程会受到影响。尤其当虚拟机负载较高时，虚拟机上的应用对迁移会有明显的感知。因此，对虚拟机在线迁移的时间进行优化成为了研究热点。
　　目前基于共享存储的在线迁移的研究较多，加上基于共享存储的虚拟机迁移不需要迁移磁盘数据，迁移时间较短，实施简单，目前较为成熟。但实际服务应用中，一些分布式应用场景和大型的在线应用程序日志等需要采用本地存储的方式以保证其性能要求。且本地盘大小通常在几十GB到几百GB，在专业的云计算服务公司，使用双万兆以太网迁移100GB数据也需要十几分钟，导致虚拟机的服受到相应时长的影响，不能保证服务的稳定性。因此，基于本地存储的在线迁移过程中，虚拟机服务长时间受到迁移的影响是这类迁移中待解决的难点问题。本文针对基于本地磁盘的虚拟机在线迁移，主要做了以下几方面的工作:
　　(1)深入调研了国内外基于本地存储的虚拟机在线迁移机制，并对虚拟机在线迁移性能中，在线迁移时间重点研究。
　　(2)研究了基于本地盘虚拟机在线迁移的难点:针对本地磁盘数据的迁移，提出了本地磁盘预迁移的优化方案。
　　(3)对block raw格式本地磁盘改造，增加数据变更记录模块，使之支持数据底层拷贝和增量备份;对迁移工具增加对改造后新磁盘格式迁移的支持。
　　(4)实验验证优化后方案减少了迁移全过程中，虚拟机服务被影响的时长，且优化后方案正式迁移时间只受内存大小影响。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 本文工作

第2章 虚拟化技术研究

2．1 云计算现状

2．1．1 云计算的分类

2．2 虚拟化技术

2．2．1 虚拟化技术的工作原理

2．2．2 虚拟化技术的种类

2．2．3 虚拟化技术的方法

2．2．4 服务器虚拟化

2．3 虚拟机迁移

2．3．1 离线迁移和在线迁移

2．3．2 基于本地存储和共享存储的迁移

2．4 迁移平台工具

2．4．1 KVM

2．4．2 QEMU

2．4．3 libvirt

2．5 本章小结

第3章 虚拟机在线迁移技术

3．1 虚拟机在线迁移的对象

3．1．1 网络资源迁移

3．1．2 数据盘迁移

3．1．3 内存的迁移

3．2 在线迁移准备工作

3．3 在线迁移的性能指标

3．4 迁移的应用及意义

3．5 本章小结

第4章 本地存储虚拟机的在线迁移设计

4．1 传统在线迁移

4．1．1 传统在线迁移方案

4．1．2 传统在线迁移框架

4．1．3 传统在线迁移流程

4．1．4 现有方案的不足

4．2 优化的在线迁移

4．2．1 优化的在线迁移方案

4．2．2 优化的在线迁移框架

4．2．3 优化的在线迁移流程

4．2．4 本地盘预迁移原理

4．3 本章小结

第5章 优化方案关键技术的研究

5．1 本地盘在线备份的技术

5．1．1 本地磁盘背景介绍

5．1．2 本地盘在线备份的技术实现

5．1．3 本地盘在线备份技术功能

5．2 在线备份工作原理

5．2．1 数据记录

5．2．2 数据备份

5．2．3 数据恢复

5．3 本章小结

第6章 实验验证分析

6．1 实验环境

6．2 实验方案

6．2．1 传统的实验方案

6．2．2 优化的实验方案

6．3 实验结果及分析

6．3．1 实验结果

6．3．2 实验分析

6．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间取得学术成果