基于Ceph的非共享存储虚拟机动态迁移系统的优化

摘要

随着云计算技术和虚拟化技术的不断发展，虚拟机动态迁移技术的应用逐渐变得非常广泛。同时，由于云存储技术的不断完善，虚拟机开始采用分布式存储作为磁盘数据也即镜像文件的存储，其中较为流行的分布式存储系统之一就是Ceph块设备。在一部分应用场景下，可能不存在网络共享存储设备，因此虚拟机动态迁移时还需要同时迁移磁盘数据。由于磁盘数据量非常巨大，对于迁移效率影响十分显著，因此如何优化磁盘数据迁移所需的时间，成为了虚拟机迁移技术当中的研究热点。本文的主要工作是研究和部署一个以Ceph分布式存储为基础的校园网络环境下非共享存储虚拟机动态迁移系统，然后提出并实现虚拟机动态迁移的优化方案。
　　论文介绍了虚拟机动态迁移以及Ceph分布式存储系统的相关知识和技术，并对现有的虚拟机动态迁移策略做了简要的说明和分析，指出了这些策略的优点和缺点。
　　结合Ceph的技术特点以及校园网络环境中各节点可以直接进行网络通信的特点，论文提出了一种Ceph块设备跨集群迁移算法，采用源存储节点并行向目的存储节点迁移数据的方式，利用了存储节点的计算和网络能力，实现了Ceph块设备的静态迁移，比起传统的迁移方式有极大地效率提升，并且还分析了影响该算法性能的一些因素，利用实验进行了验证。
　　论文以QEMU-KVM为虚拟机管理器，在校园网络环境中部署了一个基于Ceph分布式存储的非共享存储虚拟机动态迁移系统。同时利用Ceph块设备跨集群迁移算法、空数据块跳过传输策略以及脏数据块并行传输策略，优化了迁移过程的实现方式，并利用实验进行了系统性能测试和对比。
　　Ceph块设备跨集群迁移算法和脏数据块并行传输策略优化了如何传输数据块的问题，加快传输速度;空数据块跳过传输策略优化了传输哪些数据块的问题，减少传输的数据量。经过测试发现，比起传统的迁移方式，该虚拟机动态迁移系统大大减少了迁移时间，有效地提升了迁移效率。

目录

声明

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．3 本文主要工作

1．4 本文组织结构

1．5 本章小结

第2章 相关技术

2．1 云计算

2．1．1 云计算的概念

2．1．2 云计算的应用

2．2 虚拟化技术

2．2．1 虚拟化技术的优势

2．2．2 虚拟机及其镜像文件格式

2．3 云存储

2．3．1 云存储的概念

2．3．2 云存储的技术优势

2．3．3 云存储的分类

2．3．4 云存储的寻址方式

2．4 Ceph分布式存储系统

2．4．1 Ceph系统逻辑结构

2．4．2 Ceph数据寻址流程

2．4．3 Ceph数据读写流程

2．5 本章小结

第3章 Ceph块设备跨集群迁移算法

3．1 Ceph块设备架构

3．2 算法提出背景

3．3 算法描述

3．3．1 初始化阶段

3．3．2 迁移阶段

3．3．3 结束阶段

3．3．4 算法流程综述

3．4 算法实现

3．5 算法效率影响因素分析

3．5．1 节点选取策略

3．5．2 数据副本数目

3．5．3 OSD节点数目

3．5．4 网络带宽

3．6 本章小结

第4章 基于Ceph的非共享存储虚拟机动态迁移系统优化

4．1 功能需求分析

4．2 系统架构设计

4．2．1 传统虚拟机迁移系统架构

4．2．2 经过优化的虚拟机迁移系统架构设计

4．2．3 迁移策略对比

4．3 系统实现及效率测试

4．3．1 系统部署环境

4．3．2 系统效率测试

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 工作总结

5．2 存在问题和未来展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文