CN103019804A - OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法，其实施步骤如下：1）源主机检查源主机和目标主机是否满足迁移基本条件，在满足时执行下一步；2）源主机冻结待迁移VPS，将待迁移VPS的动态数据生成内存镜像文件；3）源主机将内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中；将源主机磁盘中的待迁移VPS的静态数据文件通过磁盘共享或者数据实时同步工具与目标主机磁盘保持一致；4）目标主机读取内存文件系统中的内存镜像文件和目标主机磁盘中的静态数据文件，根据内存镜像文件和静态数据文件恢复VPS并发送确认消息确认本次VPS迁移完成。本发明具有迁移效率高、迁移速度快、可回滚恢复的优点。

Description

OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法

技术领域

本发明涉及OpenVZ虚拟化领域，具体涉及一种OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法。 

背景技术

OpenVZ虚拟化是Linux虚拟化技术的一种开源解决方案。VPS是虚拟私有服务器，对应OpenVZ中的一个运行实例，可以提供一个独立于宿主机的操作系统环境。VPS运行所需数据包括静态数据和动态数据。静态数据为存放在硬盘中的静态数据文件，掉电后仍然可以保存。动态数据为存放在内存中的数据，关闭VPS后数据会被清除。OpenVZ在迁移VPS时需要将VPS所需的数据（包括静态数据文件和动态数据）全部迁移，静态数据的迁移可以通过数据拷贝的形式完成。 

如图1所示，现有技术OpenVZ虚拟化的VPS迁移过程中，源主机把动态数据通过冻结操作保存到内存镜像文件（Dumpfile文件）中，把Dumpfile文件写入本地的物理磁盘中，然后传输到目标主机的物理磁盘中。目标主机再去读取本地磁盘的的Dumpfile文件，把动态数据（进程和数据）从Dumpfile文件中通过恢复操作恢复到VPS内继续使用。现有技术的OpenVZ虚拟化的VPS迁移时，将Dumpfile文件写入物理磁盘，再传输到目标主机的物理磁盘上，目标主机再从物理磁盘上读取，其中源主机是指待迁移VPS所在的主机，目标主机是指需要将待迁移VPS迁移到的主机，Dumpfile文件是OpenVZ虚拟化实现的私有数据结构。 

如图2所示，现有技术OpenVZ虚拟化的VPS迁移的详细步骤如下： 

1、检查源主机和目标主机是否满足迁移基本条件：源主机和目标主机通信，确认目标主机是否运行OpenVZ系统、目标主机是否存在相同类型VPS，两台主机是否都已挂载/vz/dump目录，在上述条件均满足时进入下一步。

2、源主机冻结待迁移VPS，将待迁移VPS的动态数据生成Dumpfile文件并存放到位于物理磁盘上的/vz/dump目录下。 

3、源主机将Dumpfile文件从源主机的物理磁盘上的/vz/dump目录读出传输给目标主机，目标主机物理磁盘上的/vz/dump目录下；同时，源主机将故障VPS位于源主机物理磁盘中的静态数据文件读出并传输给目标主机的物理磁盘中。 

4、目标主机读取目标主机物理磁盘上的静态数据文件和/dev/dump目录中的Dumpfile文件，目标主机根据Dumpfile文件和静态文件恢复VPS。 

5、目标主机完成恢复VPS操作，向源主机确认本次操作完成。 

综上所述，现有技术的整个迁移过程中需要频繁地进行物理磁盘的读取和写入操作，需要多次与物理磁盘进行IO操作才能够完成迁移流程。实际应用中，数据库应用和巨大的访问连接数都会消耗大量的内存，存入Dumpfile文件的数据也同比增长，因此最终导致现有技术的迁移过程将是一个IO bound的过程，从而引起源主机和目标主机的IO性能和可靠性下降。而物理磁盘在解决IO bound的问题无法取得良好的效果，而且目标主机OpenVZ进行冻结或恢复操作时处理的单位数据量远大于物理磁盘传输的单位速度，IO的瓶颈将延长VPS迁移所花费的时间，严重降低了VPS迁移效率，而且消耗的物理磁盘也将影响用户的体验。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种迁移效率高、迁移速度快、可回滚恢复的OpenVZ虚拟化的VPS迁移方法。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 

一种OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法，其实施步骤如下：

1）源主机和目标主机通信，分别判断目标主机是否运行OpenVZ系统、目标主机是否存在相同类型VPS、源主机和目标主机是否都已挂载内存文件系统，仅在上述条件均满足的情况下跳转执行下一步；

2）源主机冻结待迁移VPS，将待迁移VPS的动态数据生成存储于源主机内存文件系统中的内存镜像文件；

3）源主机将所述内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中；将源主机磁盘中的待迁移VPS的静态数据文件通过磁盘共享或者数据实时同步工具与所述目标主机磁盘保持一致；

4）目标主机读取内存文件系统中的所述内存镜像文件，根据读取的内存镜像文件和目标主机磁盘中已与源主机保持一致的所述静态数据文件恢复VPS，向源主机发送确认消息确认本次VPS迁移操作完成。

作为本发明上述技术方案的进一步改进： 

所述内存文件系统具体是指Linux操作系统下的tmpfs文件系统，所述tmpfs文件系统在Linux操作系统中的虚拟路径为/dev/shm；所述步骤1）中判断源主机和目标主机是否都已挂载内存文件系统具体是指分别判断源主机和目标主机的路径/dev/shm都已经存在，如果路径/dev/shm已经存在则判定已挂载内存文件系统。

所述步骤3）中源主机将内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中具体是指：源主机使用Linux操作系统环境下的scp远程数据拷贝命令将所述内存镜像文件从源主机的/dev/shm目录传输至目标主机的/dev/shm目录中。 

所述步骤4）中恢复VPS完毕后，目标主机还将内存文件系统中的所述内存镜像文件存储到目标主机磁盘作为VPS镜像备份。 

本发明OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法具有下述优点： 

1、本发明的源主机将待迁移VPS的动态数据生成存储于内存文件系统中的内存镜像文件，源主机直接内存文件系统中的内存镜像文件传输至目标主机的内存文件系统中，在源主机和目标主机均仅仅在内存文件系统上存储和操作内存镜像文件，整个内存镜像文件的读写都放在内存上实现，能够充分利用内存比物理磁盘具有更高效的IO操作的特性，提升读写效率，改善了通过物理磁盘读写而产生的低效耗时问题，相比物理存储而言更能有效的缓解IO bound的问题，能够确保源主机和目标主机的IO性能和可靠性，试验表明，本发明将OpenVZ的VPS迁移时间由分钟级缩减至秒级，具有迁移效率高、迁移速度快的优点。

2、本发明目标主机在恢复VPS后，还进一步将内存文件系统中的内存镜像文件存储到本地的物理磁盘作为VPS镜像备份，通过VPS镜像备份能够实现回滚恢复VPS，因此本发明还具有可回滚恢复的优点。 

附图说明

图1为现有技术的VPS迁移原理示意图。 

图2为现有技术的VPS迁移方法流程示意图。 

图3为本发明实施例的VPS快速迁移方法流程示意图。 

图4为本发明实施例的VPS迁移原理示意图。 

具体实施方式

如图3所示，本实施例OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法的实施步骤如下： 

1）源主机和目标主机通信，分别判断目标主机是否运行OpenVZ系统、目标主机是否存在相同类型VPS、源主机和目标主机是否都已挂载内存文件系统，仅在上述条件均满足的情况下跳转执行下一步；

2）源主机冻结待迁移VPS，将待迁移VPS的动态数据生成存储于源主机内存文件系统中的内存镜像文件；

3）源主机将内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中；将源主机磁盘中的待迁移VPS的静态数据文件通过磁盘共享或者数据实时同步工具与目标主机磁盘保持一致；

4）目标主机读取内存文件系统中的内存镜像文件，根据读取的内存镜像文件和目标主机磁盘中已与源主机保持一致的静态数据文件恢复VPS，向源主机发送确认消息确认本次VPS迁移操作完成。

如图4所示，本实施例的基本原理如下：源主机和目标主机之间通过主机通信，确定判断目标主机是否运行OpenVZ系统、目标主机是否存在相同类型VPS、源主机和目标主机是否都已挂载内存文件系统三个条件。在同时满足三个条件的基础上，依次进行如下操作：（1）源主机写内存生成内存镜像文件；（2）源主机将源主机内存中的Dumpfile文件传输到目标主机内存中；（3）将源主机磁盘中的待迁移VPS的静态数据文件与目标主机磁盘保持一致，即源主机磁盘从传输静态数据文件到目标主机磁盘；（4）目标主机读内存中的内存镜像文件，根据内存镜像文件和已与源主机保持一致的静态数据文件恢复VPS并向源主机发送确认消息，确认本次VPS迁移操作完成。一般而言，机械硬盘的读写响应时间为毫秒级，而内存的读写响应时间为纳秒级，机械硬盘的读写速度通常不超过200M/s，而内存的读写速度可达600M/s到800M/s。本实施例对动态数据生成的内存镜像文件（Dumpfile文件）以内存镜像文件形式存储于源主机的内存文件系统中形成内存镜像文件，源主机传输到目的主机后，内存镜像文件存储于目的主机的内存文件系统中，整个过程中内存镜像文件的操作都在内存中完成，内存镜像文件的整个传输过程中均未直接涉及物理磁盘的IO操作，恢复过程中读取内存镜像文件的方式相比读取硬盘镜像文件时间大大缩短，从而提高了恢复性能，最大程度降低了对物理磁盘的读写依赖，因此能够显著提高动态文件迁移的效率，缩短了大容量内存镜像文件的IO时间，例如在线迁移中需要完成一次读和一次写操作，如果硬盘和内存的读写差距时间为T，那么通过内存文件系统来完成迁移操作将节省2T的时间，因此本实施例能够有效缓解IO bound的问题，具有迁移效率高、迁移速度快的优点。 

本实施例中，内存文件系统具体是指Linux操作系统下的tmpfs文件系统， tmpfs文件系统在Linux操作系统中的虚拟路径为/dev/shm；步骤1）中判断源主机和目标主机是否都已挂载内存文件系统具体是指分别判断源主机和目标主机的路径/dev/shm都已经存在，如果路径/dev/shm已经存在则判定已挂载内存文件系统。由于tmpfs文件系统工作在主机的内存（主存）上，读写速度比物理磁盘要快、读写效率要高，因此tmpfs文件系统在Linux操作系统中受到广泛的支持，且/dev/shm目录一般在系统启动时都会自动加载，不会增加过多的额外操作，因此具有通用性好的优点。 

VPS迁移涉及的数据包括动态数据和静态数据文件。参见图4，本实施例中源主机和目的主机之间传输动态数据和静态数据文件的方式各不相同。 

对于动态数据而言，由于动态数据已经建立内存镜像文件，因此需要在源主机内存和目的主机内存之间传输内存镜像文件（Dumpfile文件），源主机将内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中。本实施例中，步骤3）中源主机将内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中具体是指：源主机使用Linux操作系统环境下的scp远程数据拷贝命令将内存镜像文件从源主机的/dev/shm目录传输至目标主机的/dev/shm目录中。 

对于静态数据文件而言，根据不同的存储实现方式会有不同的一致性保持方式。在共享存储模式中，源主机与目标主机的VPS静态数据文件一致性由磁盘共享解决，通过磁盘共享将原属于源主机的VPS静态数据文件修改共享给目标主机即可；在分布存储模式中，源主机与目标主机的VPS静态文件一致性由相应的数据实时同步工具解决，通过数据实时同步工具将VPS静态文件从源主机的磁盘空间同步到目标主机的磁盘空间即可。需要说明的是，本实施例中目标主机磁盘、源主机磁盘也可以根据存储实现方式会有不同的结构，既可以通过不同的物理磁盘实现，也可以采用相同物理磁盘的不同磁盘空间实现，或者采用分布存储模式实现等。 

本实施例步骤4）中恢复VPS完毕后，目标主机还将内存文件系统中的内存镜像文件存储到目标主机磁盘作为VPS镜像备份，通过VPS镜像备份能够实现回滚恢复VPS，更加安全可靠。 

本实施例VPS快速迁移方法的具体实施步骤如下： 

第一步、检查源主机和目标主机是否满足迁移基本条件，具体参见步骤1.1）～1.3）。

1.1）检测目标主机是否运行OpenVZ系统，如果目标主机未运行OpenVZ系统，则输出错误信息，迁移过程结束；否则执行步骤1.2）。 

1.2）检测目标主机是否存在与待迁移VPS相同的VPS，如果目标主机存在与待迁移VPS相同的VPS，则输出错误信息，迁移过程结束；否则执行步骤1.3）。 

1.3、检测源主机和目标主机是否均已经挂载好tmpfs文件系统对应的/dev/shm目录，如果源主机和目标主机中的任意一个未挂载好tmpfs文件系统对应的/dev/shm目录，则输出错误信息，迁移过程结束；否则执行第二步。 

第二步、源主机和目标主机之间进行VPS快速迁移操作，具体参见步骤2.1）～2.5）。 

2.1）源主机冻结待迁移VPS，将待迁移VPS的动态数据生成存储于源主机的/dev/shm目录中的Dumpfile文件作为内存镜像文件。 

2.2）源主机在完成冻结待迁移VPS后，通过scp远程数据拷贝命令将Dumpfile文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的/dev/shm目录；同时，源主机将待迁移VPS的静态数据文件通过磁盘共享或者数据实时同步工具与目标主机保持一致，共享存储模式中源主机与目标主机的VPS静态数据文件一致性由磁盘共享解决，分布存储模式中源主机与目标主机之间的VPS静态数据文件一致性由相应的数据实时同步工具软件解决； 

2.3）目标主机对待迁移VPS进行恢复操作，读取目标主机的/dev/shm目录中的内存镜像文件和目标主机磁盘空间中的静态文件并开始执行restore操作恢复VPS。

2.4）目标主机将内存镜像文件存储至目标主机磁盘空间的/dev/dump目录下，作为VPS镜像备份以便用于实现回滚恢复VPS。 

2.5）目标主机完成restore操作后向源主机发送确认消息，确认本次VPS迁移操作完成。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (4)

1.一种OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法，其特征在于实施步骤如下：

1）源主机和目标主机通信，分别判断目标主机是否运行OpenVZ系统、目标主机是否存在相同类型VPS、源主机和目标主机是否都已挂载内存文件系统，仅在上述条件均满足的情况下跳转执行下一步；

2）源主机冻结待迁移VPS，将待迁移VPS的动态数据生成存储于源主机内存文件系统中的内存镜像文件；

3）源主机将所述内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中；将源主机磁盘中的待迁移VPS的静态数据文件通过磁盘共享或者数据实时同步工具与所述目标主机磁盘保持一致；

4）目标主机读取内存文件系统中的所述内存镜像文件，根据读取的内存镜像文件和目标主机磁盘中已与源主机保持一致的所述静态数据文件恢复VPS，向源主机发送确认消息确认本次VPS迁移操作完成。

2.根据权利要求1所述的OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法，其特征在于：所述内存文件系统具体是指Linux操作系统下的tmpfs文件系统，所述tmpfs文件系统在Linux操作系统中的虚拟路径为/dev/shm；所述步骤1）中判断源主机和目标主机是否都已挂载内存文件系统具体是指分别判断源主机和目标主机的路径/dev/shm都已经存在，如果路径/dev/shm已经存在则判定已挂载内存文件系统。

3.根据权利要求2所述的OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法，其特征在于，所述步骤3）中源主机将内存镜像文件通过远程数据拷贝的方式传输至目标主机的内存文件系统中具体是指：源主机使用Linux操作系统环境下的scp远程数据拷贝命令将所述内存镜像文件从源主机的/dev/shm目录传输至目标主机的/dev/shm目录中。

4.根据权利要求1或2或3所述的OpenVZ虚拟化的VPS快速迁移方法，其特征在于：所述步骤4）中恢复VPS完毕后，目标主机还将内存文件系统中的所述内存镜像文件存储到目标主机磁盘作为VPS镜像备份。

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