廣域網(wǎng)中虛擬機實時遷移加速系統(tǒng)的研究和設(shè)計.pdf

1、虛擬機技術(shù)因其具有提高物理資源利用率、易于管理等特性而被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和云計算中。作為虛擬機技術(shù)中最為重要的功能之一，虛擬機實時遷移可以在保持虛擬機運行的同時，將其透明的從一臺物理計算機遷移到另外一臺物理計算機。在單個數(shù)據(jù)中心或局域網(wǎng)中，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)維護、資源動態(tài)管理和容錯管理等。近年來，廣域網(wǎng)虛擬機實時遷移逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注，因為它將滿足許多重要應(yīng)用場景的需要，比如數(shù)據(jù)中心之間的負載均衡、數(shù)據(jù)中心的擴張、災(zāi)難恢復(fù)等

2、。
　　現(xiàn)階段的虛擬機實時遷移技術(shù)通常僅限于局域網(wǎng)。許多成熟的實時遷移方案，如VMware VMotion，Citrix XenMotion等，均基于共享存儲（SAN或NFS）實現(xiàn)虛擬機磁盤鏡像的共享。因而，實時遷移過程中，從源主機傳輸?shù)侥康闹鳈C的主要數(shù)據(jù)是虛擬機的內(nèi)存狀態(tài)。預(yù)拷貝是最流行的內(nèi)存遷移方法。使用該方法的虛擬機實時遷移，其數(shù)據(jù)傳輸速率將極大的影響實時遷移的總時間長短和總數(shù)據(jù)量大小，進而影響實時遷移的性能。而實時遷移的數(shù)

3、據(jù)傳輸速率則取決于網(wǎng)絡(luò)條件和實時遷移的數(shù)據(jù)傳輸機制。
　　基于以上分析，本論文首先從通信協(xié)議的角度，分析了以 VMware VMotion和Citrix XenMotion為代表的虛擬機實時遷移的數(shù)據(jù)傳輸機制，指出現(xiàn)階段的實時遷移主要使用一到兩個數(shù)目固定的TCP流傳輸數(shù)據(jù)，并且TCP流在應(yīng)用層上交互很少。
　　接著，搭建網(wǎng)絡(luò)測試床，測試實時遷移的數(shù)據(jù)傳輸性能。實驗結(jié)果表明，即使在鏈路帶寬充分的情況下，隨著時延的上升，實時遷移

4、的數(shù)據(jù)傳輸速率也會急劇下降，實時遷移的性能也會隨之變差。由于時延隨著傳輸距離的增加而變長，為了保證實時遷移的性能，廣域網(wǎng)實時遷移需要克服長時延對其數(shù)據(jù)傳輸速率的影響。
　　最后，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種實時遷移加速系統(tǒng) LMAS。該系統(tǒng)使用一對透明代理服務(wù)器加速虛擬機實時遷移的數(shù)據(jù)傳輸，這意味著LMAS跟虛擬機監(jiān)視器完全獨立。LMAS網(wǎng)關(guān)隧道分成控制信道和數(shù)據(jù)信道兩部分。其中，數(shù)據(jù)信道使用并行TCP作為數(shù)據(jù)傳輸辦法。測試結(jié)果表明，LM