CN105700944A - 虚拟机没有共享存储条件下的在线迁移方法和装置 - Google Patents

虚拟机没有共享存储条件下的在线迁移方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种虚拟机没有共享存储条件下的在线迁移方法和装置。所述方法包括：接收虚拟机动态迁移的请求，所述请求包括源物理主机和目的物理主机；进行虚拟机动态迁移前的条件检查；进行虚拟机动态迁移前的预处理；进行虚拟机动态迁移；进行虚拟机动态迁移的后处理。迁移(Migration)就是把一个虚拟机从一台物理主机搬到另一台物理主机，动态(Live)就是在迁移过程中虚拟机正常工作不影响用户的使用。从用户的角度来看，好像这个过程没有发生。虚拟机虽然迁来迁去，但丝毫不会影响用户的使用。

Description

虚拟机没有共享存储条件下的在线迁移方法和装置
技术领域：
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟机没有共享存储条件下的在线迁移方法和装置。
背景技术：
迁移(Migration)就是把一个虚拟机从一台物理主机搬到另一台物理主机，动态(Live)就是在迁移过程中虚拟机正常工作不影响用户的使用。对系统管理员来说，动态迁移是个非常有用的工具，当计划对一个物理主机进行更新或者升级(update/upgrade)的时候，管理员不需要关闭这个物理主机上的虚拟机，只是在更新或者升级前把虚拟机动态迁移到另外一个物理主机，等更新或者升级工作完成后，在迁移回来。从用户的角度来看，好像这个过程没有发生。虚拟机虽然迁来迁去，但丝毫不会影响用户的使用。迁移(Migration)就是把一个虚拟机从一台物理主机搬到另一台物理主机，动态(Live)就是在迁移过程中虚拟机正常工作不影响用户的使用。对系统管理员来说，动态迁移是个非常有用的工具，当计划对一个物理主机进行更新或者升级(update/upgrade)的时候，管理员不需要关闭这个物理主机上的虚拟机，只是在更新或者升级前把虚拟机动态迁移到另外一个物理主机，等更新或者升级工作完成后，在迁移回来。从用户的角度来看，好像这个过程没有发生。虚拟机虽然迁来迁去，但丝毫不会影响用户的使用。迁移(Migration)就是把一个虚拟机从一台物理主机搬到另一台物理主机，动态(Live)就是在迁移过程中虚拟机正常工作不影响用户的使用。对系统管理员来说，动态迁移是个非常有用的工具，当计划对一个物理主机进行更新或者升级(update/upgrade)的时候，管理员不需要关闭这个物理主机上的虚拟机，只是在更新或者升级前把虚拟机动态迁移到另外一个物理主机，等更新或者升级工作完成后，在迁移回来。从用户的角度来看，好像这个过程没有发生。虚拟机虽然迁来迁去，但丝毫不会影响用户的使用。迁移(Migration)就是把一个虚拟机从一台物理主机搬到另一台物理主机，动态(Live)就是在迁移过程中虚拟机正常工作不影响用户的使用。对系统管理员来说，动态迁移是个非常有用的工具，当计划对一个物理主机进行更新或者升级(update/upgrade)的时候，管理员不需要关闭这个物理主机上的虚拟机，只是在更新或者升级前把虚拟机动态迁移到另外一个物理主机，等更新或者升级工作完成后，在迁移回来。从用户的角度来看，好像这个过程没有发生。虚拟机虽然迁来迁去，但丝毫不会影响用户的使用。迁移(Migration)就是把一个虚拟机从一台物理主机搬到另一台物理主机，动态(Live)就是在迁移过程中虚拟机正常工作不影响用户的使用。对系统管理员来说，动态迁移是个非常有用的工具，当计划对一个物理主机进行更新或者升级(update/upgrade)的时候，管理员不需要关闭这个物理主机上的虚拟机，只是在更新或者升级前把虚拟机动态迁移到另外一个物理主机，等更新或者升级工作完成后，在迁移回来。从用户的角度来看，好像这个过程没有发生。虚拟机虽然迁来迁去，但丝毫不会影响用户的使用。动态迁移包括两方面的意思，一是迁移(Migration)，迁移就是把用户的虚拟机从一台物理主机移到另外一台物理主机。二是动态，动态的意思就是在迁移的过程中：1、虚拟机还开着机；2、虚拟机的网路也不受影响；3、而且上面的运行的用户程序依旧运行。整个过程对用户来说是透明的，对用户可以正常使用迁移途中的虚拟机。
目前主流的两种类型的虚拟机迁移技术：
冷迁移(Coldmigration)-冷迁移也叫静态迁移。在迁移过程中虚拟机必须关机，用户也不能访问虚拟机。因为要关机，所以他适用于用户对系统可用性要求不是很高的时候。
热迁移(Hotorlivemigration)-热迁移也叫动态迁移。在迁移的过程中虚拟机仍旧工作，用户可以继续使用虚拟机。本专利就介绍的就是这种类型的迁移。热迁移又分为下面二种类型：
1、虚拟机的数据存在共享磁盘上(Sharedstorage-basedlivemigration)。如图1所示；
2、虚拟机的数据存在本地磁盘(blockmigration)，需要对镜像文件和内存数据同时迁移，如图2所示。赛尔云通过块迁移实现这这类迁移。
发明内容：
本发明提出了一种信息系统灾难时虚拟机的在线迁移方法和装置。
根据本发明一方面，提供了一种没有共享存储条件下虚拟机的在线迁移方法，包括：
接收虚拟机动态迁移的请求，所述请求包括源物理主机和目的物理主机；
进行虚拟机动态迁移前的条件检查；
进行虚拟机动态迁移前的预处理；
进行虚拟机动态迁移；
进行虚拟机动态迁移的后处理。
根据本发明另一方面，提供了一种没有共享存储条件下虚拟机的在线迁移装置，包括：
请求模块，用于接收虚拟机动态迁移的请求，所述请求包括源物理主机和目的物理主机；
虚拟机动态迁移模块，用于进行虚拟机动态迁移前的条件检查，进行虚拟机动态迁移前的预处理，进行虚拟机动态迁移，进行虚拟机动态迁移的后处理。
本发明提出的上述方法一旦检测到信息系统出现故障，通过热迁移技术，将信息系统自动的迁移到集群中的其他服务器上。一旦服务器停止服务，可立即使用集群中其他服务器接替主生产服务器上的业务系统并使之持续化运行，从而保障业务系统的连续性。
附图说明：
图1示出了虚拟机的数据在共享磁盘上；
图2示出了虚拟机的数据存储在本地磁盘，需要对镜像文件和内存数据进行同时迁移；
图3示出了本发明赛尔云最小配置，三个物理主机，一个用来做控制节点，两个做计算节点；
图4示出了本发明虚拟从一个节点动态迁移到另外一个节点的过程；
图5示出了本发明虚拟机镜像包括的后端镜像(backingfile)和copy-on-write镜像；
图6示出了本发明虚拟机镜像包括的文件包括后端镜像(_base后面的部分)和单独的增量镜像(目录6e783272-31b5-4fdc-8828-2b8892daab39后面的)两部分；
图7示出了本发明用qemu-img查看虚拟机单独的增量镜像文件的信息；
图8示出了本发明libvirt提供了隧道化的数据传输(libvirttunnelledtransport)方式来完成数据转移；
图9示出了本发明在迁移的过程中，运行在目的物理主机(DestHost)中的libvirtd进程要根据address和port创建一个URI，URI是目的物理主机用来接收数据和发回数据到源物理主机的libvirtd进程的；
图10示出了本发明在compute01上执行virsh命令的输出；
图11示出了本发明把虚拟机从tor01kvm001ccz048迁移到tor01kvm002ccz048；
图12示出了本发明在tor01kvm001ccz048上建一个虚拟机lm001；
图13示出了本发明检查虚拟机lm001建在了tor01kvm001ccz048上；
图14示出了本发明虚拟机的TaskState变成了migrating状态；
图15示出了本发明通过novashow命令，可以看到lm001已经成功迁移到了tor01kvm002ccz048；
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
动态迁移是把虚拟机从一个物理主机迁移到另外一个物理主机，所以至少需要有两个物理主机作为计算节点。图3是一个最小的赛尔云配置，其中包括三个物理主机，一个用来做赛尔云的控制节点，两个用来做计算节点。控制节点接受并处理动态迁移的请求，管理员可以从图形界面、命令行、API等发起动态迁移。动态迁移就是把客户的虚拟机VM从计算节点1迁移到计算节点2，或者从计算节点2迁移到计算节点1，如图4所示。
计算节点上的虚拟机监视器虚拟机管理程序是KVM虚拟机，操作系统是redhat6.5。计算节点1和2上的虚拟机分别存储在本地文件系统，如图2所示。
上面提到的虚拟机管理程序和KVM相关概念，以及赛尔云各个模块的详细介绍，您可以阅读参考资料里文档，这里不在做详细介绍。
动态迁移的实现：
本节分别从基本概念、传输协议和迁移的步骤三个方面介绍动态迁移是如何实现的。
基本概念：
在了解动态迁移之前，必须了解镜像文件的格式Qcow2。Qcow2是QEMU目前推荐的镜像格式，它支持稀疏文件以节省存储空间，支持加密以提高镜像文件的安全性，支持基于zlib的压缩。Qcow2镜像可以用来保存另一个镜像文件的变化，它并不去修改原始镜像文件，原始镜像文件也叫后端镜像(backing_file)。只记录与原始镜像文件的不同部分的镜像文件，这种镜像文件就叫做copy-on-write镜像，它虽然是一个单独的镜像文件，但它的大部分数据都来自原始镜像，只有基于原始镜像文件的增量部分才会被记录下来。本发明提及的虚拟机都是赛尔云用Qcow2格式的镜像文件建立的，如图5所示，包含两部分。
后端镜像(libvirtbase)
虚拟机单独的增量镜像文件(libvirtinstancedisks)，copy-on-write镜像。
在物理机的磁盘上，当我们建了一个虚拟机后，就会生成如图6列的这些文件。其中_base下面的文件，就是后端镜像(libvirtbase)，目录6e783272-31b5-4fdc-8828-2b8892daab39下面是虚拟机单独的增量镜像文件(libvirtinstancedisks)，它只记录和base文件不同的内容。
用qemu-img查看虚拟机单独的增量镜像文件的信息，我们可以看到他的backingfile是_base目录下的镜像文件，如图7所示。
上面介绍的后端镜像(libvirtBase)，虚拟机单独的增量镜像文件(libvirtinstancedisks)，都是要被迁移的数据。动态迁移的最终目标就是把它们完整地从源物理主机迁移到目标物理主机。除了他们两个之外，还有一个需要迁移的对象就是内存里运行的虚拟机的数据。
总结一下：虚拟机的迁移，其实就是数据的转移，因为计算节点之间没有共享存储，所以要转移的数据包括两部分：
静态数据：存储在本地的虚拟机的镜像文件，包括后端镜像(libvirtBase)和虚拟机单独的增量镜像文件(libvirtinstancedisks)。
动态数据：内存里虚拟机的运行时数据，内存里的数据是动态变化的数据，虚拟机里运行的负载的大小直接影响迁移的时间长短。
迁移通道和传输协议：
赛尔云调用底层的libvirt来完成动态迁移。虚拟机的迁移，其实就是数据的转移。libvirt提供了隧道化的数据传输(libvirttunnelledtransport)方式来完成数据转移。如图8所示。
数据的转移就涉及数据的传输，数据的传输需要通过网络，本发明介绍使用TCP网路协议来实现动态迁移。Libvirt默认情况下不支持TCP协议，需要对libvirt的配置做修改，使libvirt能够支持TCP协议，后面的章节会详细的介绍如何配置。在迁移的过程中，运行在目的物理主机(DestHost)中的libvirtd进程要根据address和port创建一个URI，URI是目的物理主机用来接收数据和发回数据到源物理主机的libvirtd进程的，如图9。
在目的物理主机和源物理主机，只要下面的命令能够执行，就说明能够传输数据了。
在compute01上执行：
[rootcompute01]#virsh-cqemu+tcp：//novacompute02/system
在compute02上执行：
[rootcompute01]#virsh-cqemu+tcp：//novacompute02/system
如下例所示在compute01上执行virsh命令，如果有图10所示的输出，就说明传输通道正常。
迁移的步骤：
迁移的基本概念弄清楚了，下面我们继续介绍本发明提出的数据动态迁移的方法步骤。赛尔云做动态迁移一个正常的流程主要包括四部分：迁移前的条件检查、迁移前的预处理、迁移、迁移后的处理。
第一、迁移前的条件检查：
动态迁移要成功执行，一些条件必须满足，所以在执行迁移前必须做一些条件检查。
权限检查，执行迁移的用户是否有足够的权限执行动态迁移；
参数检查，传递给API的参数是否足够和正确，如是否指定了block-migrate参数；
检查目标物理主机是否存在；
检查被迁移的虚拟机是否是运行running状态；
检查源和目的物理主机上的nova-compute服务是否正常运行；
检查目的物理主机和源物理主机是否是同一台机器；
检查目的物理主机是否有足够的内存(memory)；
检查目的和源物理主机器hypervisor和hypervisor的版本是否相同。
第二、迁移前的预处理：
在真正执行迁移前，必须做一下热身，做一些准备工作。
在目的物理主机上获得和准备虚拟机挂载的块设备(volume)；
在目的物理主机上设置虚拟机的网络(networks)；
目的物理主机上设置虚拟机的防火墙(fireware)。
第三、进行动态迁移：
条件满足并且做完了预处理工作后，就可以执行动态迁移了。主要步骤如下：
调用libvirtpython接口migrateToURI，来把源主机迁移到目的主机；
dom.migrateToURI(CONF.live_migration_uri％dest，logical_sum，None，CONF.live_migration_bandwidth)
live_migration_uri：这个URI就是上面介绍的libvirtd进程定义的；
live_migration_bandwidth：这个参数定义了迁移过程中所使用的最大的带宽；
以一定的时间间隔(0.5)循环调用wait_for_live_migration方法，来检测虚拟机迁移的状态，一直到虚拟机成功迁移为止。
第四、迁移后的处理：
当虚拟机迁移完成后，要做一些善后工作；
在源物理主机上detachvolume；
在源物理主机上释放securitygroupingressrule；
在目的物理主机上更新数据库里虚拟机的状态；
在源物理主机上删除虚拟机；
上面四步正常完成后，虚拟机就成功的从源物理主机成功地迁移到了目的物理主机了。系统管理员就可以执行第二章所列的哪些管理任务了；
动态迁移的配置：
本节列出了支持动态迁移的配置，必须确保所有物理主机上配置正确，动态迁移才能成功完成。
Libvirt
libvirt默认情况下支持远程连接的TLS协议，不支持TCP协议，因此将配置listen_tls＝0listen_tcp＝1使libvirt能够支持TCP协议。
修改/etc/sysconfig/libvirtd文件；
LIBVIRTD_ARGS＝″--listen″
在/etc/libvirt/libvirtd.conf文件中做如下配置：
listen_tls＝0
listen_tcp＝1
auth_tcp＝″none″
重启libvirtd服务；
物理主机上DNS
配置每个物理主机上的/etc/host，加入每个物理主机的hostname和IP，如下例：
192.168.0.1compute-1compute-1.ibm.com
192.168.0.2compute-2compute-2.ibm.com
防火墙
配置/etc/sysconfig/iptables，打开TCP端口16509；
-AINPUT-ptcp-mmultiport--ports16509-mcomment--comment″libvirt″-jACCEPT；
赛尔云计算
在/etc/nova/nova.conf文件里配置live_migration标记。
live_migration_flag＝VIR_MIGRATE_UNDEFINE_SOURCE，VIR_MIGRATE_PEER2PEER，VIR_MIGRATE_LIVE
动态迁移的实例：
本节通过下面的例子来演示如何做动态迁移。这个例子的目标就是把虚拟机从tor01kvm001ccz048迁移到tor01kvm002ccz048。如图11所示。
在tor01kvm001ccz048上建一个虚拟机lm001，如图12所示。
检查虚拟机lm001建在了tor01kvm001ccz048上，如图13所示。
执行动态迁移：
#novalive-migration--block-migratelm001tor01kvm002ccz048
我们可以看到虚拟机的TaskState变成了migrating状态，如图14所不。
检查迁移的结果：
通过novashow命令，可以看到lm001已经成功迁移到了tor01kvm002ccz048，如图15所示。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种没有共享存储条件下虚拟机的在线迁移方法，包括：
接收虚拟机动态迁移的请求，所述请求包括源物理主机和目的物理主机；
进行虚拟机动态迁移前的条件检查；
进行虚拟机动态迁移前的预处理；
进行虚拟机动态迁移；
进行虚拟机动态迁移的后处理。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟机包括后端镜像文件和增量镜像文件，所述后端镜像文件为建立虚拟机时生成的原始镜像文件，所述增量镜像文件为建立虚拟机之后发生改变而产生的与原始镜像文件不同的镜像文件。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述虚拟机的动态迁移包括后端镜像文件、增量镜像文件和内存中当前运行的虚拟机数据。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟机的动态迁移采用隧道化数据传输，传输协议采用TCP协议。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟机动态迁移前的条件检查包括：
权限检查；参数检查；检查目标物理主机是否存在；检查被迁移的虚拟机是否是运行状态；检查源物理主机和目的物理主机上的nova-compute服务是否正常运行；检查目的物理主机和源物理主机是否是同一台机器；检查目的物理主机是否有足够的内存；检查目的物理主机和源物理主机器的虚拟机监视器的版本是否相同。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟机动态迁移前的预处理包括：
在目的物理主机上获得和准备虚拟机挂载的块设备；
在目的物理主机上设置虚拟机的网络；
目的物理主机上设置虚拟机的防火墙。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述虚拟机动态迁移的后处理包括：
在源物理主机上释放内存；
在源物理主机上释放securitygroupingressrule；
在目的物理主机上更新数据库里虚拟机的状态；
在源物理主机上删除虚拟机。
8.一种没有共享存储条件下虚拟机的在线迁移装置，包括：
请求模块，用于接收虚拟机动态迁移的请求，所述请求包括源物理主机和目的物理主机；
虚拟机动态迁移模块，用于进行虚拟机动态迁移前的条件检查，进行虚拟机动态迁移前的预处理，进行虚拟机动态迁移，进行虚拟机动态迁移的后处理。
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