CN103902368A - 虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法和虚拟机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法和虚拟机系统,涉及虚拟机技术领域。该方法包括:在源端虚拟机运行时拷贝初始磁盘镜像至目的存储区,记录拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,生成对应的I/O操作位图;待初始磁盘镜像拷贝完毕暂停源端虚拟机,拷贝I/O操作位图至目的存储区;启动目的端虚拟机,保留并拷贝源端磁盘镜像至目的存储区。该方法和系统,一方面通过I/O操作位图来记录源端磁盘镜像从源端拷贝到目的端期间,源端磁盘镜像所发生的变化,避免磁盘镜像多次拷贝,缩短了虚拟机迁移的总时间;同时,完成磁盘镜像与I/O操作位图的拷贝,即可启动目的端的虚拟机,显著减少了虚拟机由源端切换到目的端的运行时间。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟机技术领域,特别涉及一种虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法和虚拟机系统。
背景技术
虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移的方法,现有的技术包括:
技术一:Xen组织提出的采用多轮迭代的方式实现虚拟机的磁盘镜像的迁移。整个过程共经历N轮迭代,第一轮拷贝整个磁盘镜像,在剩余的N-1个阶段,每轮传输上一轮传输过程中产生变化的磁盘文件,直到达到设定的条件,停机并同步剩余的磁盘文件;图1A示出传统热迁移的时间轴。
技术二:广域网环境下虚拟机磁盘镜像的在线迁移。首先将磁盘镜像拷贝到目的端存储,并保持源端虚拟机运行;同时记录源端磁盘镜像在拷贝过程中发生的变化;拷贝完成后暂停源端虚拟机,将发生变化的数据在目的端恢复,并启动目的端虚拟机。图1B示出广域网热迁移的时间轴。
但是,现有技术都存在一定的问题和弊端。
技术一的问题:采用多轮迭代的方式实现虚拟机的磁盘镜像的迁移导致迁移总时间较长,长时间占据计算与带宽资源,特别是在广域网的环境下完成虚拟机迁移,这种影响会更加明显。
技术二的问题:广域网环境下虚拟机磁盘镜像的在线迁移避免了多次迭代拷贝磁盘镜像,但需要等待目的端磁盘镜像将所发生变化的数据复原之后,才能启动目的端虚拟机,造成虚拟机由源端切换到目的端运行的时间(停机等待时间)过长,可能会影响业务的连续性。
发明内容
本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题,并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。
本发明的一个目的是提供一种用于虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移的技术方案。
根据本发明的第一方面,提供了一种虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法,包括:
在源端虚拟机运行时拷贝初始磁盘镜像至目的存储区,记录拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,生成对应的I/O操作位图;
待初始磁盘镜像拷贝完毕暂停源端虚拟机,拷贝I/O操作位图至目的存储区;
启动目的端虚拟机,保留并拷贝源端磁盘镜像至目的存储区。
可选地,I/O操作位图为二进制文件,用来记录磁盘镜像从源存储区拷贝到目的存储区期间磁盘镜像发生的变化,文件的每位对应磁盘镜像的一个数据区,根据源端磁盘镜像和目的端磁盘镜像在数据区是否内容一致设置为1或0。
可选地,该方法还包括:
监测到对目的端磁盘镜像的读取操作;
查询所述I/O操作位图,判断源端磁盘镜像与目的端磁盘镜像在要读取区域上的数据是否一致;
若一致,则直接由目的端磁盘镜像返回所述要读取数据;
若不一致,则从源端磁盘镜像返回要读取数据。
可选地,该方法还包括:
监测到对目的端磁盘镜像的写入操作,直接将数据写入目的端磁盘镜像的数据区;
更新所述I/O操作位图,使得虚拟机系统读取所述数据区时,直接从所述目的端磁盘镜像返回数据。
根据本发明的另一方面,提供一种虚拟机系统,包括:
虚拟机迁移模块:用于在源端虚拟机运行时拷贝初始磁盘镜像至目的存储区;待初始磁盘镜像拷贝完毕暂停源端虚拟机,拷贝I/O操作位图至目的存储区;
I/O监测模块,用于监测磁盘镜像在所述拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,记录拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化生成对应的I/O操作位图;当目的端磁盘镜像启动后,根据系统对目的端磁盘镜像的I/O操作,查询或更新I/O操作位图的信息;
数据获取模块,用于如果所述I/O监测模块判断需要访问的数据区在磁盘镜像的拷贝过程中发生了变化,从源端磁盘镜像获取发生变化的数据信息。
可选地,I/O操作位图为二进制文件,用来记录磁盘镜像从所述源存储区拷贝到所述目的存储区期间磁盘镜像发生的变化,文件的每位对应磁盘镜像的一个数据区,根据源端磁盘镜像和目的端磁盘镜像在所述数据区是否内容一致设置为1或0。
可选地,I/O监测模块如果监测到对目的端磁盘镜像的读取操作,则查询所述I/O操作位图,判断所述源端磁盘镜像与所述目的端磁盘镜像在要读取区域上数据是否一致;若一致,则直接由所述目的端磁盘镜像返回要读取数据至所述I/O监测模块;若不一致,则从所述源端磁盘镜像返回要读取数据至所述I/O监测模块。
可选地,I/O监测模块如果监测到对所述目的端磁盘镜像的写入操作,直接将数据写入所述目的端磁盘镜像的数据区,更新所述I/O操作位图,使得虚拟机系统读取所述数据区时,直接从所述目的端磁盘镜像返回数据。
本发明的一个优点在于,采用I/O操作位图来记录源端磁盘镜像从源端拷贝到目的端期间源端磁盘镜像所发生的变化,避免了磁盘镜像的多次拷贝,缩短了虚拟机的迁移时间。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例,并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图,根据下面的详细描述,可以更加清楚地理解本发明,其中:
图1A示出传统热迁移的时间轴。
图1B示出广域网热迁移的时间轴。
图2示出根据本发明的虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法的一个实施例的流程图。
图3示出根据本发明的虚拟机迁移一个实施例的系统结构图。
图4示出虚拟机迁移过程中缩短停机等待时间的一个优化算法的流程图。
图5示出根据本发明实施例的方案与现有技术实现虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移的时间进度对比图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图2示出根据本发明的虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法的一个实施例的流程图。
如图2所示,步骤202,在源端虚拟机运行时拷贝初始磁盘镜像至目的存储,并记录拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,生成对应的I/O操作位图。
步骤204,待初始磁盘镜像拷贝完毕暂停源端虚拟机,拷贝I/O操作位图至目的存储区域存储。
步骤206,启动目的端虚拟机,保留并拷贝源端磁盘镜像至目的端存储,使系统能够访问到发生变化的数据区。
上述实施例中,采用I/O操作位图来记录源端磁盘镜像从源端拷贝到目的端期间源端磁盘镜像所发生的变化,避免了磁盘镜像的多次拷贝,缩短了虚拟机的迁移时间。
图3示出根据本发明的虚拟机迁移一个实施例的系统结构图。如图3所示,在该实施例中,虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移系统由实施虚拟化的物理主机300、磁盘镜像所在的源存储区32与目的存储区33构成。物理主机300上实现了VMM31。
VM1的磁盘镜像(V1版):从源存储区拷贝至目的存储区的初始磁盘镜像,也称为目的端磁盘镜像;
VM1的磁盘镜像(V2版):上述拷贝结束后,源端磁盘镜像所处的状态,也称为源端磁盘镜像;
I/O操作位图:I/O操作位图是一个二进制文件,用来记录磁盘镜像从源存储区拷贝到目的存储区这段时间磁盘镜像发生的变化,文件的每位对应磁盘镜像的一个数据区,根据源端磁盘镜像和目的端磁盘镜像在所述数据区是否内容一致设置为1或0。例如,若磁盘镜像V1与V2在该数据区内容一致,则该位为0,否则该位置1。也可以若磁盘镜像V1与V2在该数据区内容一致,则该位也可以为1,否则该位置0。
其中,VMM31包括:
虚拟机迁移模块311,位于VMM(虚拟机)上,用于将虚拟机的磁盘镜像拷贝至目的存储区,及I/O操作位图的拷贝;
I/O监测模块312,位于VMM上,通过监测磁盘镜像在拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,生成I/O操作位图;当目的端磁盘镜像启动后,根据系统对目的端磁盘镜像的I/O操作,查询或更新I/O操作位图的信息,实现了虚拟机迁移过程中缩短停机等待时间的优化方法。
数据获取模块313,位于VMM上,当I/O监测模块判断需要访问的数据区在磁盘镜像的拷贝过程中发生了变化,则数据获取模块从源端的磁盘镜像返回发生变化的数据信息。
该实施例中,在VMM31上加载I/O监测模块312与数据获取模块313,并引入I/O操作位图,在拷贝磁盘镜像至目的存储区期间,I/O监测模块312通过I/O操作位图记录源存储区中磁盘镜像发生变化的数据区域;同时保留源端磁盘镜像,数据获取模块313能够访问到磁盘镜像拷贝期间发生变化数据区域。
I/O监测模块312例如以插件的方式安装在VMM31上,通过监测磁盘镜像在拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,生成I/O操作位图;当目的端磁盘镜像启动后,根据对系统目的端磁盘镜像的I/O操作,查询或更新I/O操作位图的信息,实现了虚拟机迁移过程中缩短停机等待时间的优化方法。
数据获取模块313也可以以插件的方式安装在VMM31上,当I/O监测模块312判断需要访问的数据区在磁盘镜像的拷贝过程中发生了变化,则数据获取模块313从源端的磁盘镜像返回发生变化的数据信息。
上述实施例提供的虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移的系统,在拷贝磁盘镜像至目的存储期间通过I/O操作位图记录源端存储中磁盘镜像发生变化的数据区域;同时保留源端磁盘镜像,使系统能够访问到磁盘拷贝期间发生变化数据区域。这种实现方法用空间换时间,避免了磁盘镜像的循环拷贝,更快的实现了虚拟机的在线迁移。
图4示出虚拟机迁移过程中缩短停机等待时间(虚拟机由源端切换至目的端运行时间)的优化算法流程图。
如图4所示,步骤402,采用该优化算法,一旦I/O位图拷贝至目的端存储后,即可立即启动目的端虚拟机,并暂停源端虚拟机。
步骤404,I/O监测到对虚拟机的I/O操作,后续流程分为对目的端虚拟机磁盘镜像的读取操作与对目的端虚拟机磁盘镜像的写入操作。
对目的端虚拟机磁盘镜像的读取操作具体操作流程如下:
步骤406,位于VMM上的I/O监测模块监测到对目的端虚拟机磁盘镜像的读取操作,I/O监测模块查询I/O操作位图,判断源端磁盘镜像与目的端磁盘镜像在读取的区域上数据是否一致。
步骤408,若源端磁盘镜像与目的端磁盘镜像在读取的区域上数据一致,则直接由目的端磁盘镜像返回需要读取的数据至I/O监测模块。
步骤410,若源端磁盘镜像与目的端磁盘镜像在读取的区域上数据不一致,则判断需要访问的数据区在磁盘镜像的拷贝过程中发生了变化,由数据获取模块从源端磁盘镜像返回数据至I/O监测模块。同时更新目的端磁盘位于该区域的数据,并修改I/O操作位图(步骤412)。
对目的端虚拟机磁盘镜像的写入操作具体操作流程如下:
步骤414,位于VMM上的I/O监测模块监测到对目的端虚拟机磁盘镜像的写入操作,I/O监测模块直接将数据写入目的端磁盘镜像的数据区;
步骤416,I/O监测模块更新I/O操作位图,使得下次系统读取这段区域时,直接从目的端返回数据。
上述实施例中,在启动目的端虚拟机同时保留源磁盘镜像,使系统能够访问到磁盘拷贝期间发生变化数据区域,这种空间换时间的方法,减少了由源端切换到目的端运行的时间。
图5示出根据本发明实施例的方案与现有技术实现虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移的时间进度对比图。本发明实施例的方案一方面通过I/O操作位图来记录源端磁盘镜像从源端拷贝到目的端期间,源端磁盘镜像所发生的变化,避免磁盘镜像多次拷贝(如虚线标注的区间一所示)缩短了虚拟机迁移的总时间;同时,提出了一套缩短停机等待时间的算法,采用该算法后,一旦完成磁盘镜像与I/O操作位图的拷贝,即可立即启动目的端的虚拟机(如虚线标注的区间二所示),显著减少了虚拟机由源端切换到目的端运行的时间。
本公开提出了一种实现虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移的系统和方法,一方面通过I/O操作位图来记录源端磁盘镜像从源端拷贝到目
的端期间,源端磁盘镜像所发生的变化,避免磁盘镜像多次拷贝,缩短了虚拟机迁移的总时间;同时,提出了一套缩短停机等待时间的方案,采用该方案后,一旦完成磁盘镜像与I/O操作位图的拷贝,即可立即启动目的端的虚拟机,显著减少了虚拟机由源端切换到目的端运行的时间。
至此,已经详细描述了根据本发明的虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法和虚拟机系统。为了避免遮蔽本发明的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如,可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明,本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序,除非以其它方式特别说明。此外,在一些实施例中,还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序,这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而,本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种虚拟机磁盘镜像跨存储热迁移实现方法,其特征在于,包括:
在源端虚拟机运行时拷贝初始磁盘镜像至目的存储区,记录所述拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,生成对应的I/O操作位图;
待所述初始磁盘镜像拷贝完毕暂停所述源端虚拟机,拷贝所述I/O操作位图至所述目的存储区;
启动目的端虚拟机,保存并拷贝所述源端磁盘镜像至目的存储区。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述I/O操作位图为二进制文件,用来记录磁盘镜像从所述源存储区拷贝到所述目的存储区期间源端磁盘镜像发生的变化,文件的每位对应磁盘镜像的一个数据区,根据所述源端磁盘镜像和目的端磁盘镜像在所述数据区是否内容一致设置为1或0。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
监测到对目的端磁盘镜像的读取操作;
查询所述I/O操作位图,判断所述源端磁盘镜像与所述目的端磁盘镜像在要读取区域上的数据是否一致;
若一致,则直接由所述目的端磁盘镜像返回所述要读取数据;
若不一致,则从所述源端磁盘镜像返回所述要读取数据。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
监测到对所述目的端磁盘镜像的写入操作,直接将数据写入所述目的端磁盘镜像的数据区;
更新所述I/O操作位图,使得虚拟机系统读取所述数据区时,直接从所述目的端磁盘镜像返回数据。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目的存储区位于所述目的端虚拟机;所述源存储区位于所述源端虚拟机。
6.一种虚拟机系统,其特征在于,包括:
虚拟机迁移模块:用于在源端虚拟机运行时拷贝初始磁盘镜像至目的存储区;待所述初始磁盘镜像拷贝完毕暂停所述源端虚拟机,拷贝所述I/O操作位图至所述目的存储区;
I/O监测模块,用于监测磁盘镜像在所述拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化,记录所述拷贝期间源端磁盘镜像发生的变化生成对应的I/O操作位图;当目的端磁盘镜像启动后,根据系统对所述目的端磁盘镜像的I/O操作,查询或更新所述I/O操作位图的信息;
数据获取模块,用于如果所述I/O监测模块判断需要访问的数据区在磁盘镜像的拷贝过程中发生了变化,从源端磁盘镜像获取发生变化的数据信息。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述I/O操作位图为二进制文件,用来记录磁盘镜像从所述源存储区拷贝到所述目的存储区期间磁盘镜像发生的变化,文件的每位对应磁盘镜像的一个数据区,根据源端磁盘镜像和目的端磁盘镜像在所述数据区是否内容一致设置为1或0。
8.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述I/O监测模块如果监测到对目的端磁盘镜像的读取操作,则查询所述I/O操作位图,判断所述源端磁盘镜像与所述目的端磁盘镜像在要读取区域上数据是否一致;若一致,则直接由所述目的端磁盘镜像返回要读取数据至所述I/O监测模块;若不一致,则从所述源端磁盘镜像返回要读取数据至所述I/O监测模块。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述I/O监测模块如果监测到对所述目的端磁盘镜像的写入操作,直接将数据写入所述目的端磁盘镜像的数据区,更新所述I/O操作位图,使得虚拟机系统读取所述数据区时,直接从所述目的端磁盘镜像返回数据。
10.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述目的存储区位于所述目的端虚拟机;所述源存储区位于所述源端虚拟机。
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