CN113918274A - 一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟机迁移技术领域，公开了一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，用Docker服务自身可以在多个平台上稳定运行的特性，屏蔽了不同物理机的环境差异，能够保证迁移前后虚拟机的运行环境、启动配置、网络拓扑保持不变，使得虚拟机的部署变得简单高效，通过Docker容器封装运行环境，部署虚拟机服务，利用Docker容器本身具有的成熟稳定的导入导出和管理机制，支持跨平台和跨环境的导入和导出，无需额外安装迁移代理模块和导入代理模块，减少部署和迁移成本，本发明具有跨操作系统版本差异、不需要在在新物理机上重新创建空白虚拟机、不需要重新生成配置文件、不需要重新设置网络的优点。

Description

一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法

技术领域

本发明涉及虚拟机迁移技术领域，具体的说，一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，用于将KVM虚拟机进行跨物理机迁移。

背景技术

虚拟机是一种在物理机上运行的、通过软件模拟的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。它能够实现物理计算机的功能，但是只占用部分物理机资源。

随着互联网技术的飞速发展，基于虚拟化技术的云平台已经成为许多企业和个人开发者构建应用，提供服务的首选。每一个云主机实际上都是一个虚拟机，一台物理机上同时可以运行多个虚拟机，这种技术使得云平台厂商能够将物理资源切片细分，按需提供给各个企业和个人。在云平台中，一台物理机上往往运行了多个虚拟机，因此物理机资源不足、突发错误等情形频繁发生。为了解决这一问题，云平台通常会将部分虚拟机迁移到空闲的物理机上来降低物理机硬件资源使用率。然而，虚拟机迁移需要在用户无感知的情况下进行，这就要求迁移前后虚拟机的各种状态保持不变，包括运行环境、启动配置、网络拓扑等等。

现有技术1：公开（公告）号为CN108984276A的中国发明专利公开了一种虚拟机迁移方法是：先将物理机中的主机数据转换为虚拟机磁盘镜像文件，接着为待迁移的物理机创建一空白虚拟机，然后使用所述虚拟机磁盘镜像文件替换所述虚拟机的虚拟磁盘，挂载至所述虚拟机，修改所述虚拟机的磁盘路径配置为指向所述虚拟机磁盘镜像文件，最后根据转换后的磁盘文件启动虚拟机。

现有技术2：公开（公告）号为CN106406980B的中国发明专利公开了一种虚拟机的部署方法：首先在新的物理机上安装KVM服务，然后复制原有的虚拟机磁盘镜像，配置新物理机的运行环境，生成新的配置文件，最后启动新的虚拟机，将原来物理机上的虚拟机销毁。

上述两种现有的迁移虚拟机的方法都具有以下几种缺点：（1）不同物理机的运行环境存在差异，例如操作系统版本差异，会导致在不同物理机上部署的流程存在差异，难以统一；（2）需要在在新物理机上重新创建空白虚拟机，需要重新生成配置文件；（3）需要重新设置网络，包括虚拟网桥的创建和IP配置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，通过使用Docker容器技术来封装KVM虚拟机的运行环境，实现屏蔽了不同物理机的环境差异，同时能够完整保留原虚拟机的网络拓扑情况和其它相关配置的功能，具有使得虚拟机的部署变得简单高效的效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：初始化步骤：在原物理机X中创建Docker容器C，在所述Docker容器C中安装并运行KVM虚拟机A；

步骤S2：停止KVM虚拟机A和Docker容器C；

步骤S3：从原物理机X导出保存了虚拟机磁盘镜像的Docker容器镜像文件；

步骤S4：在新的物理机Y上导入Docker容器镜像文件；

步骤S5：在新的物理机Y上启动新的Docker容器D；

步骤S6：新的Docker容器D自动运行启动KVM虚拟机A；完成KVM虚拟机A的迁移；

所述Docker容器镜像文件为包括运行环境、网络配置、虚拟机磁盘镜像的虚拟操作系统的压缩包。

为了更好地实现本发明，更进一步地，所述步骤S1中在所述Docker容器C中安装KVM虚拟机A具体是指：先在Docker容器C内创建KVM虚拟机A的配置文件，根据配置文件创建KVM虚拟机A，然后在Docker容器C内配置网络环境。

为了更好地实现本发明，更进一步地，所述步骤S2具体是指，在所述原物理机X中，先将KVM虚拟机A内存中工作数据写入虚拟机磁盘镜像中，并通过所述Docker容器C将所述虚拟机磁盘镜像保存到Docker容器镜像文件中，然后依次正常停止所述KVM虚拟机A和所述Docker容器C。

为了更好地实现本发明，更进一步地，所述步骤S4中，于所述新的物理机Y上导入Docker容器镜像文件时，Docker服务将Docker容器镜像文件解压，创建一个和Docker容器C完全一致的Docker容器D；此时，Docker容器D中具有与步骤S2、步骤S3内容一致的Docker容器镜像文件。

为了更好地实现本发明，更进一步地，所述步骤S1具体是指中，先在原物理机X挂载systemd服务模块需要的/sys/fs/cgroup目录文件至Docker容器C，使得systemd服务模块能够正常启动并运行；systemd服务模块启动libvirtd组件，由libvirtd组件调用qemu-kvm组件创建虚拟机；接着qemu-kvm组件通过从KVM虚拟机A中映射进Docker容器C内的/dev/kvm设备文件创建并运行Vcpu对象；然后，给Docker容器C赋予Root权限；最后，启动运行KVM虚拟机A。

为了更好地实现本发明，更进一步地，所述systemd服务模块在Docker容器C内调用KVM虚拟机A运行需要的libvirtd组件，管理和调度KVM虚拟机A。

为了更好地实现本发明，更进一步地，所述libvirtd组件在Docker容器C内调用KVM虚拟机A运行需要的qemu-kvm组件，并通过/dev/kvm设备文件创建KVM虚拟机A。

为了更好地实现本发明，更进一步地，所述qemu-kvm组件通过从KVM虚拟机A中映射进Docker容器C内的/dev/kvm设备文件创建并运行Vcpu对象，具体是指：先通过KVM_CREATE_VM创建一个虚拟机VM对象；然后通过KVM_CREATE_VCPU为虚拟机创建Vcpu对象；最后通过KVM_RUN运行Vcpu对象。

一种电子设备，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序，以实现权利要求1至8任一项所述的基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法。

一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

为了更好地实现本发明，进一步地，运行环境、网络配置均以二进制文件形式进行保存。

（1）本发明所提供的基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，利用Docker服务自身可以在多个平台上稳定运行的特性，屏蔽了不同物理机的环境差异，能够保证迁移前后虚拟机的运行环境、启动配置、网络拓扑保持不变，使得虚拟机的部署变得简单高效；

（2）本发明中通过Docker容器封装运行环境，部署虚拟机服务，利用Docker容器本身具有的成熟稳定的导入导出和管理机制，支持跨平台和跨环境的导入和导出，无需额外安装迁移代理模块和导入代理模块，减少部署和迁移成本；

（3）本发明中迁移整个Docker容器镜像文件进行KVM虚拟机迁移，完整保留工作数据；

（4）本发明中在Docker容器内可以直接配置宿主网络环境，无需修改IP地址、网关等；

（5）本发明提供了一种自动化、便捷、快速的KVM虚拟机迁移方法，迁移前后的物理机不需要安装相同的操作系统，也不需要安装依赖，进行额外的配置，可以直接在一台新安装好操作系统的物理机上运行，因此能够有效解决虚拟机迁移遇到的各种依赖和兼容问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。本发明所有构思创新应视为所公开内容和本发明保护范围。

图1为本发明提供的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法的流程示意图；

图2为本发明中Doceker容器镜像文件从原物理机X迁移到新的物理机Y 的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

名词解释：

Docker：是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的镜像中，然后发布到任何流行的 Linux或Windows 机器上，也可以实现虚拟化。Docker容器与虚拟机类似，但二者在原理上不同。容器是将操作系统层虚拟化，虚拟机则是虚拟化硬件，因此容器更具有便携性、高效地利用服务器。 容器更多的用于表示软件的一个标准化单元。由于容器的标准化，因此它可以无视基础设施（Infrastructure）的差异，部署到任何一个地方。

KVM：Kernel-based Virtual Machine的简称，是一个开源的系统虚拟化模块，自Linux 2.6.20之后集成在Linux的各个主要发行版本中。

Cgroups 是 control groups 的缩写，是 Linux 内核提供的一种可以限制、记录、隔离进程组（process groups）所使用的物理资源（如：cpu，memory，IO等等）的机制。Cgroups 也是LXC为实现虚拟化所使用的资源管理手段。

实施例1：

本实施例的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，如图1和图2所示，

具体包括以下步骤：

步骤S1：初始化步骤：在原物理机X中创建Docker容器C，在所述Docker容器C中安装并运行KVM虚拟机A；

步骤S2：停止KVM虚拟机A和Docker容器C；

步骤S3：从原物理机X导出保存了虚拟机磁盘镜像的Docker容器镜像文件；

步骤S4：在新的物理机Y上导入Docker容器镜像文件；

步骤S5：在新的物理机Y上启动新的Docker容器D；

步骤S6：新的Docker容器D自动运行启动KVM虚拟机A；完成KVM虚拟机A的迁移；

所述Docker容器镜像文件为包括运行环境、网络配置、虚拟机磁盘镜像的虚拟操作系统的压缩包。

本实施中，利用Docker服务自身可以在多个平台上稳定运行的特性，屏蔽了不同物理机的环境差异，能够保证迁移前后虚拟机的运行环境、启动配置、网络拓扑保持不变，使得虚拟机的部署变得简单高效；迁移整个Docker容器镜像文件进行KVM虚拟机迁移，完整保留工作数据；迁移前后的物理机不需要安装相同的操作系统，也不需要安装依赖，进行额外的配置，可以直接在一台新安装好操作系统的物理机上运行，因此能够有效解决虚拟机迁移遇到的各种依赖和兼容问题。

实施例2：

本实施了是在实施例1的基础上进一步的，所述步骤S1中在所述Docker容器C中安装KVM虚拟机A具体是指：先在Docker容器C内创建KVM虚拟机A的配置文件，根据配置文件创建KVM虚拟机A，然后在Docker容器C内配置网络环境。

所述步骤S2具体是指，在所述原物理机X中，先将KVM虚拟机A内存中工作数据写入虚拟机磁盘镜像中，并通过所述Docker容器C将所述虚拟机磁盘镜像保存到Docker容器镜像文件中，然后依次正常停止所述KVM虚拟机A和所述Docker容器C。

所述步骤S4中，于所述新的物理机Y上导入Docker容器镜像文件时，Docker服务将Docker容器镜像文件解压，创建一个和Docker容器C完全一致的Docker容器D；此时，Docker容器D中具有与步骤S2、步骤S3内容一致的Docker容器镜像文件。

所述运行环境，包括软件依赖、虚拟机配置文件。

所述网络配置，包括虚拟网桥、IP地址。

运行环境、网络配置均以二进制文件形式进行保存。

由于Docker容器C和Docker容器D是完全一致的，因此在Docker容器D内的虚拟机A、运行环境、网络配置、虚拟机磁盘镜像都没有发生改变，所以虚拟机A无法感知到所处的物理机已经发生了变化，只需要正常地重新启动KVM服务和虚拟机即可。这个过程对虚拟机A而言与将虚拟机A停止、物理机X关机重启，重启虚拟机A这一过程没有差异，虚拟机A并不知道所处的物理机已经从原物理机X变成了新物理机Y。

本实施了其余部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例是在实施例2的基础上进一步得到的，所述步骤S1具体是指中，先在原物理机X挂载systemd服务模块需要的/sys/fs/cgroup目录文件至Docker容器C，使得systemd服务模块能够正常启动并运行；systemd服务模块启动libvirtd组件，由libvirtd组件调用qemu-kvm组件创建虚拟机；接着qemu-kvm组件通过从KVM虚拟机A中映射进Docker容器C内的/dev/kvm设备文件创建并运行Vcpu对象；然后，给Docker容器C赋予Root权限；最后，启动运行KVM虚拟机A；所述systemd服务模块在Docker容器C内调用KVM虚拟机A运行需要的libvirtd组件，管理和调度KVM虚拟机A；所述libvirtd组件在Docker容器C内调用KVM虚拟机A运行需要的qemu-kvm组件，并通过/dev/kvm设备文件创建KVM虚拟机A；所述qemu-kvm组件通过从KVM虚拟机A中映射进Docker容器C内的/dev/kvm设备文件创建并运行Vcpu对象，具体是指：先通过KVM_CREATE_VM创建一个虚拟机VM对象；然后通过KVM_CREATE_VCPU为虚拟机创建Vcpu对象；最后通过KVM_RUN运行Vcpu对象。

在Linux下KVM虚拟机需要通过libvirtd组件进行管理与创建，而libvirtd组件又是通过systemd服务模块进行管理与启停。但是在Docker容器的环境下，systemd服务模块默认是不可用的，本实施提供的技术方案则是提供一种技术方案，使得systemd服务模块能够在Docker容器的环境下被调用，从而实现通过在Docker容器中安装KVM虚拟机实现KVM虚拟机的跨平台迁移部署。

实施例4：

一种电子设备，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序，以实现实施例1-3所述的基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法。

实施例5：

一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例1-3所述的基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于：

具体包括以下步骤：

步骤S1：初始化步骤：在原物理机X中创建Docker容器C，在所述Docker容器C中安装并运行KVM虚拟机A；

步骤S2：停止KVM虚拟机A和Docker容器C；

步骤S3：从原物理机X导出保存了虚拟机磁盘镜像的Docker容器镜像文件；

步骤S4：在新的物理机Y上导入Docker容器镜像文件；

步骤S5：在新的物理机Y上启动新的Docker容器D；

步骤S6：新的Docker容器D自动运行启动KVM虚拟机A；完成KVM虚拟机A的迁移；

所述Docker容器镜像文件为包括运行环境、网络配置、虚拟机磁盘镜像的虚拟操作系统的压缩包。

2.根据权利要求1所述的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于:所述步骤S1中在所述Docker容器C中安装KVM虚拟机A具体是指：先在Docker容器C内创建KVM虚拟机A的配置文件，根据配置文件创建KVM虚拟机A，然后在Docker容器C内配置网络环境。

3.根据权利要求2所述的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于：所述步骤S2具体是指，在所述原物理机X中，先将KVM虚拟机A内存中工作数据写入虚拟机磁盘镜像中，并通过所述Docker容器C将所述虚拟机磁盘镜像保存到Docker容器镜像文件中，然后依次正常停止所述KVM虚拟机A和所述Docker容器C。

4.根据权利要求3所述的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于：所述步骤S4中，在新的物理机Y上导入Docker容器镜像文件时，Docker服务将Docker容器镜像文件解压，创建一个和Docker容器C完全一致的Docker容器D；此时，Docker容器D中具有与步骤S2、步骤S3内容一致的Docker容器镜像文件。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于：所述步骤S1具体是指中，先在原物理机X挂载systemd服务模块需要的/sys/fs/cgroup目录文件至Docker容器C，使得systemd服务模块能够正常启动并运行；systemd服务模块启动libvirtd组件，由libvirtd组件调用qemu-kvm组件创建虚拟机；接着qemu-kvm组件通过从KVM虚拟机A中映射进Docker容器C内的/dev/kvm设备文件创建并运行Vcpu对象；然后，给Docker容器C赋予Root权限；最后，启动运行KVM虚拟机A。

6.根据权利要求5所述的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于：所述systemd服务模块在Docker容器C内调用KVM虚拟机A运行需要的libvirtd组件，管理和调度KVM虚拟机A。

7.根据权利要求5所述的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于：所述libvirtd组件在Docker容器C内调用KVM虚拟机A运行需要的qemu-kvm组件，并通过/dev/kvm设备文件创建KVM虚拟机A。

8.根据权利要求5所述的一种基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法，其特征在于：所述qemu-kvm组件通过从KVM虚拟机A中映射进Docker容器C内的/dev/kvm设备文件创建并运行Vcpu对象，具体是指：先通过KVM_CREATE_VM创建一个虚拟机VM对象；然后通过KVM_CREATE_VCPU为虚拟机创建Vcpu对象；最后通过KVM_RUN运行Vcpu对象。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器；其特征在于：

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序，以实现权利要求1至8任一项所述的基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法。

10.一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于Docker容器的迁移KVM虚拟机的方法。

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