实现虚拟机镜像文件热迁移的方法和NAS集群系统

摘要

本发明提供一种实现虚拟机镜像文件热迁移的方法和NAS集群系统，其中方法包括：检测NAS集群系统中的每个物理主机节点，在检测处理每个物理主机节点时，实时判断当前物理主机上运行的虚拟机的镜像文件是否存储在当前物理主机的本地存储设备上；若判断结果为否，则在虚拟机和当前物理主机的存储设备均满足预设的条件时，将需要迁移的虚拟机镜像文件从源物理主机迁移至当前物理主机的本地存储设备上。本发明提供的实现虚拟机镜像文件热迁移的方法和NAS集群系统，提高了虚拟机对相应的虚拟机镜像文件中所包含的应用文件和操作系统文件的I/O处理效率，并保障了集群系统网络运行的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机信息技术领域，特别是涉及一种实现虚拟机镜像文件热 迁移的方法和NAS集群系统。

背景技术

虚拟机是指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔 离环境中的完整计算机系统。通过虚拟机软件，用户可以在一台物理计算机上 模拟出一台或多台虚拟的计算机，这些虚拟机完全就像真正的计算机那样进行 工作，例如，用户可以安装操作系统、安装应用程序、访问网络资源等。对于 用户而言，它只是运行在你物理计算机上的一个应用程序，但是对于在虚拟机 中运行的应用程序而言，它就是一台真正计算机。

虚拟机在物理主机之间的迁移是指在虚拟机管理器程序（Virtual Machine  Monitor，VMM）上运行的虚拟机系统，能够被转移到其他物理主机上的VMM 上运行。VMM对硬件资源进行抽象和隔离，屏蔽了底层硬件细节。迁移技术 的出现，使得操作系统能在不同的主机之间动态的转移。迁移方法一般有两种， 静态迁移和热迁移。虚拟机的热迁移，又叫动态迁移、实时迁移，即虚拟机保 存/恢复，将整个虚拟机的运行状态完整保存下来，同时可以快速的恢复到原有 硬件平台甚至是不同硬件平台上，恢复以后，虚拟机仍旧平滑运行，用户不会 察觉到任何差异。

热迁移是虚拟化主要优势之一，当服务器或数据中心异常时，工作负载可 以自动转移。对于业务连续性而言，例如在虚拟机需要维护时可以把负载迁移 到有空闲计算资源的其它计算机上。维护结束服务器恢复运行后，可以把负载 迁移回原服务器，整个过程不中断。在线迁移还有益于服务器的整合，它可以 支持IT管理在数据中心服务器之间实现负载均衡，避免出现部分过载情况。在 线迁移还可以用于实现灾难恢复，因为虚拟机可以在不同站点间自由地移动， 依赖在远程站点的备用服务器运行来实现容灾。

然而，现有的热迁移方法主要是指定迁移目标主机，将需要迁移的物理主 机上虚拟机迁移至目标物理主机上。但这种方法通常会引发两个问题：第一， 虚拟机在不同的物理主机之间进行迁移，如果共享存储，则只拷贝系统状态到 目的主机，最后在目的主机重建虚拟机状态，恢复执行。如果使用本地存储， 则需要同时拷贝虚拟机镜像和状态到目的主机，为了保证迁移过程中虚拟机服 务的可用，迁移过程仅有非常短暂的停机时间。迁移的前面阶段，服务在源主 机运行，当迁移进行到一定阶段，目的主机已经具备了运行系统的必须资源， 经过一个非常短暂的切换，源主机将控制权转移到目的主机，服务在目的主机 上继续运行。对于服务本身而言，由于切换的时间非常短暂，用户感觉不到服 务的中断，但是如果用户正在访问虚拟机进行镜像文件写操作，有可能数据丢 失，数据的完整性并不能得到保证。

第二，在虚拟机创建时，或虚拟机发生故障时，虚拟机的处理器与其镜像 文件处于不同硬件设备之上，在虚拟机引导或者执行时，虚拟机可以从相应的 虚拟机镜像文件中所包含的应用文件和操作系统文件中进行读取或者向其进行 写入。用户对数据的读取和保存操作都要通过网络来进行，不但占用大量网络 资源，而且读写速度也比本地慢了很多。

因此对于现有技术，如何在集群系统中虚拟机对相应的虚拟机镜像文件中 所包含的应用文件和操作系统文件实现高效的I/O处理，并保障集群系统网络运 行稳定是个亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种实现虚拟机镜像文件热迁移的方法和NAS集群系统，用 以集群系统中虚拟机对虚拟机镜像文件中所包含的应用文件和操作系统文件实 现高效的I/O处理，并保障集群系统的网络运行稳定。

基于上述问题，本发明提供的一种实现虚拟机镜像文件热迁移的NAS集群 系统，包括多个物理主机，每个物理主机上设置有一个或多个虚拟机，其特征 在于，所述NAS集群系统还包括NAS服务器，所述NAS服务器分别与多个物 理主机建立网络连接，每个物理主机构成了所述NAS集群系统中一一对应的物 理主机节点;

所述NAS服务器用于对NAS集群系统中每个物理主机节点上的虚拟机镜 像文件进行存储管理和热迁移；

所述NAS服务器包括检测模块和迁移模块，其中：

所述检测模块，用于检测所述NAS集群系统中的每个物理主机节点，在检 测处理每个物理主机节点时，实时判断当前物理主机上运行的虚拟机的镜像文 件是否存储在当前物理主机的本地存储设备上；

所述迁移模块，用于若判断结果为否时，则在虚拟机和当前物理主机的存 储设备均满足预设的条件时，将需要迁移的虚拟机镜像文件从源物理主机迁移 至当前物理主机的本地存储设备上。

较佳地，作为一种可实施方式，所述迁移模块包括判断子模块，其中：

所述判断子模块，用于在需要迁移的虚拟机镜像文件迁移至当前物理主机 的本地存储设备上之前，判断虚拟机镜像文件是否正在执行迁移操作，比对虚 拟机镜像文件是否被修改，确定当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间 是否满足虚拟机镜像文件的存储需求。

较佳地，作为一种可实施方式，所述迁移模块还包括迁移子模块，其中：

所述迁移子模块，用于在判断结果为虚拟机镜像文件没有执行迁移操作且 没有被修改以及当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间满足虚拟机镜像 文件的存储需求时，对虚拟机镜像文件进行复制并从源物理主机迁移至当前物 理主机的本地存储设备上。

较佳地，作为一种可实施方式，所述预设的条件为虚拟机镜像文件没有执 行迁移操作且没有被修改，同时当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间 满足虚拟机镜像文件的存储需求。

较佳地，作为一种可实施方式，所述NAS服务器还包括删除处理模块，其 中：

所述删除处理模块，用于在虚拟机镜像文件迁移之后，将源物理主机上的 虚拟机镜像文件删除。

相应地，本发明还提供了一种实现虚拟机镜像文件热迁移的方法，包括以 下步骤：

检测NAS集群系统中的每个物理主机节点，在检测处理每个物理主机节点 时，实时判断当前物理主机上运行的虚拟机的镜像文件是否存储在当前物理主 机的本地存储设备上；

若判断结果为否，则在虚拟机和当前物理主机的存储设备均满足预设的条 件时，将需要迁移的虚拟机镜像文件从源物理主机迁移至当前物理主机的本地 存储设备上。

较佳地，作为一种可实施方式，所述需要迁移的虚拟机镜像文件迁移至当 前物理主机的本地存储设备上之前，还包括以下步骤：

判断虚拟机镜像文件是否正在执行迁移操作，比对虚拟机镜像文件是否被 修改，确定当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间是否满足虚拟机镜像 文件的存储需求。

较佳地，作为一种可实施方式，所述将虚拟机镜像文件从源物理主机迁移 至当前物理主机的本地存储设备上，包括如下步骤：

在判断虚拟机镜像文件没有执行迁移操作且没有被修改以及当前物理主机 的本地存储设备的剩余存储空间满足虚拟机镜像文件的存储需求时，对虚拟机 镜像文件进行复制并从源物理主机迁移至当前物理主机的本地存储设备上。

较佳地，作为一种可实施方式，所述将虚拟机镜像文件从源物理主机迁移 至当前物理主机的本地存储设备上之后，包括如下步骤：

将源物理主机上的虚拟机镜像文件删除。

本发明的有益效果包括：

本发明提供一种实现虚拟机镜像文件热迁移的方法和NAS集群系统，其中 方法包括：检测NAS集群系统中的每个物理主机节点，在检测处理每个物理主 机节点时，实时判断当前物理主机上运行的虚拟机的镜像文件是否存储在当前 物理主机的本地存储设备上；若判断结果为否，则在虚拟机和当前物理主机的 存储设备均满足预设的条件时，将需要迁移的虚拟机镜像文件从源物理主机迁 移至当前物理主机的本地存储设备上。本发明提供的实现虚拟机镜像文件热迁 移的方法和NAS集群系统，提高了虚拟机对相应的虚拟机镜像文件中所包含的 应用文件和操作系统文件的I/O处理效率，并保障了集群系统网络运行的稳定 性。

附图说明

图1为本发明实现虚拟机镜像文件热迁移的NAS集群系统的一个实施例的 系统结构示意图；

图2为本发明实现虚拟机镜像文件热迁移的NAS集群系统的一个实施例的 NAS服务器的结构示意图；

图3为本发明实现虚拟机镜像文件热迁移的方法的一个实施例的流程示意 图；

图4为本发明实现虚拟机镜像文件热迁移的方法的另一个实施例的虚拟机 镜像文件迁移过程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明实施例中的实现虚拟机镜像文件热迁移的 方法和NAS集群系统的具体实施方式进行说明。

本发明实施例提供了实现虚拟机镜像文件热迁移的NAS集群系统1，如图 1所示，包括多个物理主机2，每个物理主机上设置有一个或多个虚拟机20 （Virtual Machine，VM），所述NAS集群系统1还包括NAS服务器3，所述NAS 服务器（Network Attached Storage，NAS）3分别与多个物理主机建立网络连接， 每个物理主机构成了所述NAS集群系统中一一对应的物理主机节点，所述NAS 服务器3用于对NAS集群系统1中每个物理主机节点上的虚拟机镜像文件进行 存储管理和热迁移，所述NAS服务器3包括检测模块30和迁移模块31，如图 2所示，其中：

所述检测模块30，用于检测所述NAS集群系统中的每个物理主机节点，在 检测处理每个物理主机节点时，实时判断当前物理主机上运行的虚拟机的镜像 文件是否存储在当前物理主机的本地存储设备上；

所述迁移模块31，用于若判断结果为否时，则在虚拟机和当前物理主机的 存储设备均满足预设的条件时，将需要迁移的虚拟机镜像文件从源物理主机迁 移至当前物理主机的本地存储设备上。

较佳地，作为一种可实施方式，所述迁移模块包括判断子模块，其中：

所述判断子模块，用于在需要迁移的虚拟机镜像文件迁移至当前物理主机 的本地存储设备上之前，判断虚拟机镜像文件是否正在执行迁移操作，比对虚 拟机镜像文件是否被修改，确定当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间 是否满足虚拟机镜像文件的存储需求。

较佳地，作为一种可实施方式，所述迁移模块还包括迁移子模块，其中：

所述迁移子模块，用于在判断结果为虚拟机镜像文件没有执行迁移操作且 没有被修改以及当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间满足虚拟机镜像 文件的存储需求时，对虚拟机镜像文件进行复制并从源物理主机迁移至当前物 理主机的本地存储设备上。

较佳地，作为一种可实施方式，所述预设的条件为虚拟机镜像文件没有执 行迁移操作且没有被修改，同时当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间 满足虚拟机镜像文件的存储需求。

在上述实施例中，NAS集群系统的预设的条件是为了确定虚拟机处于操作 闲余状态，因为只有虚拟机没有执行迁移操作且没有被修改时，虚拟机的负载 低，虚拟机镜像文件的变化率低，这样在虚拟机镜像文件迁移时，会增加成功 率，并有利于执行虚拟机镜像文件的热迁移操作。当然，当前物理主机的本地 存储设备的剩余存储空间也必须满足虚拟机镜像文件的存储需求，否则也无法 完成虚拟机镜像文件的热迁移操作。

较佳地，作为一种可实施方式，所述NAS服务器3还包括删除处理模块32， 其中：

所述删除处理模块32，用于在虚拟机镜像文件迁移之后，将源物理主机上 的虚拟机镜像文件删除。

在本发明实施例中，NAS服务器作为一种专用数据存储服务器。它以数据 为中心，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而释放带宽、提高 性能、降低总拥有成本、保护投资。NAS服务器应用在虚拟机镜像文件迁移将 有利于镜像文件的存储管理和热迁移，NAS服务器为本领域的公知常识，因此， 本发明实施例对此不再一一赘述。

本领域技术人员应该可以理解，本发明实施例所提供的实现虚拟机镜像文 件热迁移的NAS集群系统的实质是将虚拟机镜像文件部署在集群NAS上，集 群NAS系统实时检测NAS集群系统中的每个物理主机节点，并判断当前物理 主机上运行的虚拟机的镜像文件是否存储在当前物理主机的本地存储设备上， 在判断结果为否时且满足预设的条件时，将虚拟机镜像文件从异地（源物理主 机的存储设备）到本地（当前物理主机的本地存储设备）的迁移。迁移完成后， 虚拟机可以从相应的虚拟机镜像文件中所包含的应用文件和操作系统文件中进 行读取或者向其进行写入，由于进行的是本地输入/输出(Input/Output，I/O)，所 以I/O效率将得到极大提高。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种实现虚拟机镜像文件热迁 移的方法，由于此方法解决问题的原理通过前述一种实现虚拟机镜像文件热迁 移的NAS系统实现，因此该方法的实施可以参见前述系统功能的实施，重复之 处不再赘述。

本发明实施例提供的一种实现虚拟机镜像文件热迁移的方法，图3是本发 明实施例的实现虚拟机镜像文件热迁移的方法流程图。如图3所示，本实施例 所使用的方法包括如下几个步骤：

步骤S100、检测NAS集群系统中的每个物理主机节点，在检测处理每个物 理主机节点时，实时判断当前物理主机上运行的虚拟机的镜像文件是否存储在 当前物理主机的本地存储设备上；

步骤S200、若判断结果为否，则在虚拟机和当前物理主机的存储设备均满 足预设的条件时，将需要迁移的虚拟机镜像文件从源物理主机迁移至当前物理 主机的本地存储设备上。

本发明实施例在具体实施时，上述各步骤可以由实现虚拟机镜像文件热迁 移的NAS系统来完成。下面对上述各步骤进行详细说明：

较佳地，作为一种可实施方式，在步骤S200中，即所述需要迁移的虚拟机 镜像文件迁移至当前物理主机的本地存储设备上之前，还包括以下步骤：

步骤S210、判断虚拟机镜像文件是否正在执行迁移操作，比对虚拟机镜像 文件是否被修改，确定当前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间是否满足 虚拟机镜像文件的存储需求。

较佳地，作为一种可实施方式，在步骤S200中，所述将虚拟机镜像文件从 源物理主机迁移至当前物理主机的本地存储设备上，包括如下步骤：

步骤S220、在判断虚拟机镜像文件没有执行迁移操作且没有被修改以及当 前物理主机的本地存储设备的剩余存储空间满足虚拟机镜像文件的存储需求 时，对虚拟机镜像文件进行复制并从源物理主机迁移至当前物理主机的本地存 储设备上。

较佳地，作为一种可实施方式，如图3所示，所述将虚拟机镜像文件从源 物理主机迁移至当前物理主机的本地存储设备上之后，还包括如下步骤：

步骤S300、将源物理主机上的虚拟机镜像文件删除。

举例说明，在本发明实施例中，图4示意了本发明实现虚拟机镜像文件热 迁移的方法的实施过程中，虚拟机镜像文件迁移的过程，并分四个过程详细的 描述了虚拟机镜像文件热迁移的过程。

在图4中，以集群NAS系统中的两个物理主机节点（物理主机节点1和物 理主机节点2）为例，在图4中第一个过程中，物理主机节点1上有两个虚拟机 （Virtual Machine，VM），两个虚拟机分别为VM1和VM2，两个虚拟机对应的 镜像文件分别为img1和img2（img格式文件为一种虚拟机镜像文件）。在第二 个过程中，VM2从物理主机节点1迁移至物理主机节点2后，VM2仍然要通过 网络远程读写镜像文件，这样将造成网络拥堵，占用大量的网络资源。在第三 个过程中，应用本发明实施例的热迁移方法将VM2的镜像文件迁移至物理节点 2上，这样物理节点2上的VM2可以实现本地I/O处理，镜像文件img2迁移后 为img2’，并将源物理主机节点上的虚拟机镜像文件img2删除，从而运行到了 图4中的第四个过程状态。

在本发明实施例中，本发明实施例所提供虚拟机在集群NAS中进行热迁移 的方法，迁移过程中虚拟机仍然可以读取文件数据，但不能做任何写操作直至 迁移完成。这样，将镜像文件也随虚拟机迁移到目标物理主机后，再进行数据 读写，将避免写数据的丢失问题。另外，由于避免了虚拟机在不同硬件间进行 迁移的情况，虚拟机镜像文件随着虚拟机迁移到相同的硬件后，将保证虚拟机 数据I/O的高效率。

本发明实施例提供的一种实现虚拟机镜像文件热迁移的方法和NAS集群系 统，其中方法包括：检测所述NAS集群系统中的每个物理主机节点，在检测处 理每个物理主机节点时，实时判断当前物理主机上运行的虚拟机的镜像文件是 否存储在当前物理主机的本地存储设备上；若判断结果为否，则在虚拟机和当 前物理主机的存储设备均满足预设的条件时，将需要迁移的虚拟机镜像文件从 源物理主机迁移至当前物理主机的本地存储设备上。本发明实施例提供的实现 虚拟机镜像文件热迁移的方法和NAS集群系统，提高了虚拟机对相应的虚拟机 镜像文件中所包含的应用文件和操作系统文件的I/O处理效率，并保障了集群系 统网络运行的稳定性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。