虚拟机迁移技术的现状研究热点

1、优选文档优选文档PAGEPAGE7优选文档PAGE虚假机迁移技术的现状与研究热点【大纲】本文介绍了当前主流的虚假机迁移技术和相关算法，论述了各种方法的优势和不足，最后介绍了研究热点和面对的挑战。【要点词】虚假机；热迁移；迁移算法Abstract】Thispaperintroducedcurrenttechnologyandrelatedalgorithmofvirtualmachinemigration，discussedtheadvantagesanddisadvantagesofeachmethod.Atlast，introducedtheresearchhotspotandchallen

2、gewere.Keywords】Virtualmachine；Livemigration；Migrationalgorithm绪论云计算作为一种新兴的计算模式，近来几年来碰到了越来越多的关注，获得了研究人员和企业的必定。作为云计算核心内容的虚假化技术，从基层硬件向上层虚假机进行了资源映射，实现了资源的抽象和相互隔断，赞同在单一物理主机上运行多个不同样的操作系统实例，供应多种服务，而且可以有效地将资源进行弹性分配1。传统模式下，服务器可以依靠集群技术实现服务层级的负载均衡，而虚假化则可以实现虚拟机层级的负载均衡。依靠虚假机在不同样的主机之间迁移，集群可以有效地进行资源的分配和调换，这是虚假化最大

3、的优势之一，所以虚假机的迁移也是当前的一个研究热点，引起了宽泛的关注。本文主要对虚假机迁移的相关技术进行综述。静态迁移和热迁移最初的虚假机迁移属于“stop-and-copy”模式2，也称为静态迁移：第一令待迁移的虚假机暂停服务，并将内存中的全部数据复制到另一台主机，尔后在目标主机大将虚假机激活，连续对外供应服务。这种模式的弊端在于，一旦执行迁移操作，服务就中断了，不适于对业务连续性和用户体验有着较高要求的场合。由于静态迁移的限制性，好多虚假化平台供应了崭新的虚假机迁移模式，称为热迁移也许在线迁移。简单来说就是让虚假机保持运行的同时，让它从源主机迁移到目的主机，迁移完成后，服务在目的主机上重启

4、，中断的时间特别短，对用户而言基本上是透明的。以VMware和Xen为代表的虚假化解决方案供应商都使用了这种模式，而且还有好多开源的云平台也宽泛将其用于数据中心的资源管理。热迁移的要点技术介绍为了让虚假机在迁移此后的状态可以和从前保持一致，就必定传达CPU的运行状态、I/O状态、网络通信的状态和内存里的数据。在这些需要迁移的内容中，CPU和I/O的迁移相对简单，数据量较少，结构也比较单一，而内存迁移是一大难题，不但由于内存数据自己的重要性，而且内存数据自己的储藏结构也很复杂3。此刻只有pre-copy和post-copy两种算法较好地实现了内存的迁移。pre-copy算法的核心思想以下：源主机

5、将虚假机的全部内存页面复制传达到目的主机，在此时期虚假机不中断运行；复制此后再次被更正的内存页面称为脏页面，虚假机开始会对后续的脏页面进行迭代复制。在每轮发送完成后检查当前可否吻合stop-and-copy条件，如满足则进入stop-and-copy阶段，在源主机上虚假机被暂停运行，最后的少量内存页面被复制到目的主机，此时目的主机和源主机的虚假机内存页面达到一致，目的主机使虚假机接竣工作，删除源主机上的虚假机数据。与静态迁移对照，pre-copy缩短了总迁移时间和停机时间，在负载较轻的情况下，pre-copy可以把停机时间控制在不到0.2s的范围之内，很好的实现了迁移的透明性。而在负载偏高的情

6、况下，虚假机的内存页面更正较为频频，使得脏页面不停地产生，所以必定进行迭代复制和判断。这就造成了较大的系统开销，引起很长的停机时间和总迁移时间。post-copy算法和pre-copy算法相反，它让源主机一开始就停止虚假机的运行，在暂停时期将虚假机的CPU和I/O信息复制到目的主机上，由于数据量很小，所以目的主机马上便可以启动虚假机接竣工作；在目的虚假机运行过程中，一旦接见到相关内存产生缺页错误，就会向源主机发送页面请求，令其将这些内存页面传达过来。直到目的虚假机接见了全部的内存页面，才能停止源虚假机释放资源。post-copy相比pre-copy算法，进一步缩短了停机时间，但总的迁移时间则更

7、长。若是多个虚假机需要并发的动向迁移，源主机上会由于等待内存迁移而耗资大量的计算和储藏资源，而且很长时间无法获得释放，以致整体的效率降低。研究热点当前主流的热迁移技术都有其限制性和不足之处，pre-copy算法的总迁移时间过长，而时间越长，迁移所占用的资源就越多，使迁移中的虚假机受到长时间的服务性能下降。特别是若是脏页面生成的速率高于内存复制的速率，迁移过程就会更长，直到耗时高出阈值，以致服务中断。为了改进上述问题，Bradford等人设计了一种名为Memoryballoon的体系4，经过除掉一些无用的内存数据来减少首轮复制所需要传输的数据量，从而缩短热迁移的总时间；Surie等人经过不停的记

8、录取户行为信息，而且将行为在目标主机上重现的方式来减少虚假机迁移过程中产生的整体开销5。标准的post-copy算法第一传达vCPU和I/O信息，尔后使目标虚假机接竣工作，接下来的内存读取基于“按需取页”的思路，由于缺页而向原虚假机索取。由于网络延缓，办理每个页面接见错误都会明显地拖慢虚假机。其他，若是目的虚假机的某些内存页面素来不被接见，迁移便向来无法完成。基于页面预取的post-copy算法早先展望可能要发生的缺页异常并调整页面推送序列，由于内存接见的局部性原理，这种算法有效地减少了缺页异常的发生，提高了迁移的效率。混杂方法综合了pre-copy算法和post-copy算法的优势，它先进行

9、pre-copy过程，保持源虚假机连续运行的同时复向来制它全部的内存页面到目的主机上，尔后停机将CPU和I/O的状态信息发送过去7。目的主机收到后，启动虚假机接竣工作，最后再按post-copy方法等待脏页面的传送。混杂方法在读密集型负载下有较好的性能，在写密集型负载下有更确定的总迁移时间。面对的挑战热迁移在大多数情况下是为了负载均衡，或实现动向资源调换。后者是虚假化节能的主要手段，一旦虚假机的负载降低，就可以迁移到少量主机，并关闭其他主机。可是，云环境的熵在不停增高，随着虚假机的数量和服务的种类呈海量增添，使得虚假机、主机和机架之间经典的三层嵌套装箱问题变得原来越复杂8，其他，从节能的角度来

10、看，越来越多的迁移行为将以致额外的CPU开销和网络开销，产生额外的能耗。在这种背景下不过靠优化迁移算法来解决问题，已经不拥有现实性。本文认为今后将会有更多的研究致力于虚拟机的放置和合理的调换算法。【参照文件】1蒋长生，彭好汉，张武.云计算及云计算推行标准：综述与研究J.上海大学学报：自然科学版，2013，02：5-13.2WhitakerA，CoxR-S，ShawM，etal.ConstructingserviceswithinterposablevirtualhardwareC/InProceedingsofthe1stsymposiumonnetworkedsystemsdesignand

11、implementation（NSDI），CA，USA，2004：169-182.常德成，徐高潮.虚假灵巧向迁移方法J.计算机应用研究2013.04：17-22.4BradfordR，KotsovinosE，FeldmannA.Livewide-areamigrationofvirtualmachinesincludinglocalpersistentstateC/Proceedingsofthe3rdinternationalconferenceonvirtualexeczrtionenvironments.（VEE），NY，5SurieA，CavillaA-L，LaraE-D，etal.L

12、ow-bandwidthVMmigrationviaopportunisticreplay.Inthe9thworkshoponmobilecomputingsystemsandapplicationsHotMobile）J.NY，USA，2008：74-79.6MichaelR.Hines，KartikGopalan.Post-CopyBasedLiveVirtualMachineMigrationUsingAdaptivePre-PagingandDynamicSelf-BallooningC/Proceedingsofthe2009ACMSIGPLAN/SIGOPSInternationalConferenceonVirtualExecutionEnvironments.NewYork，USA：ACMPress，2009：51-60.7NO