虛擬機的遷移是指在源物理主機上運行的虛擬機操作系統(tǒng)及應用程序移動到目標物理主機上或虛擬機上，并且在目標主機上能夠正常運行。在沒有虛擬機的時代，系統(tǒng)的遷移是指物理機之間的遷移，依靠的是系統(tǒng)備份和恢復技術，在源主機上對操作系統(tǒng)和應用程序的狀態(tài)實時備份，然后把備份的系統(tǒng)和應用程序掛接到目標主機上，最后在目標主機上恢復系統(tǒng)與應用程序。隨著云計算及虛擬機技術的飛速發(fā)展，系統(tǒng)的遷移更加多樣化、靈活化和簡單化。
1 虛擬機在線遷移簡介
虛擬機在線遷移技術是指在兩個或多個物理主機之間遷移它們的虛擬機。也就是說在服務應用不中斷的情況下，完成虛擬機操作系統(tǒng)、內(nèi)存數(shù)據(jù)和虛擬機狀態(tài)的轉移．一般情況下遷移的過程對用戶來說是透明的，用戶不會感覺到應用服務產(chǎn)生中斷。遷移進程首先能夠進行自動捕捉與虛擬機相關的內(nèi)存空間(其中包含虛擬機占用的處理器寄存器狀態(tài))，然后以協(xié)議包的方式(TCP／IP)把數(shù)據(jù)包從一臺服務器的虛擬機上轉移給其他服務器的虛擬機。新服務器加載處理器寄存器狀態(tài)。在不停頓的情況下無縫接管原有虛擬機的數(shù)據(jù)業(yè)務，多數(shù)虛擬機遷移發(fā)生在同種管理程序服務之下， 因此新的虛擬機保留了源虛擬機的名稱和特性。盡管物理上虛擬機位于不同的服務器上，但它們對于用戶是完全相同的。
2 在線遷移虛擬機
在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心里，通常為每一項服務配置一臺服務器，由于每項服務在逐年增加，服務器也隨之逐年增多，這樣服務器的有效運行與管理得不到充分發(fā)揮和保障，服務器資源的利用率明顯下降。在這種情況下，人們提出了使用虛擬機，使用虛擬機能充分利用服務器的有效剩余資源，使服務器的資源得到了充分利用與發(fā)揮：但是當數(shù)據(jù)中心的物理服務器或運行在物理服務器上的虛擬機發(fā)生異常情況時，為了提高服務的可用性。以及對提供的服務業(yè)務要求不間斷性，可對提供業(yè)務服務的服務器或虛擬機自動轉移，以保證對用戶所提供服務的連續(xù)性與高可用性，在線遷移的優(yōu)點很多．如在服務器或虛擬機需要維護時。可以把負載遷移到有空閑資源的其他計算機上，等待維護結束后．再把負載遷移回到原來的服務器或虛擬機，整個過程不中斷它為用戶所提供的服務；在線遷移還有益于服務器的整合，可以支持IT管理在數(shù)據(jù)中心服務器之間實現(xiàn)負載均衡．避免出現(xiàn)部分過載情況；在線遷移還可以用于實現(xiàn)災難恢復， 因為虛擬機可以在不同站點間自由地移動，依賴在遠程站點的備用服務器運行來實現(xiàn)容災：遷移服務器或虛擬機還可以為用戶節(jié)省管理資金、減少維護費用和升級費用，以前的x86服務器，體積比較“龐大”，而現(xiàn)在的服務器，體積已經(jīng)比以前小了許多，通過使用虛擬機和虛擬機的遷移技術使得用戶可以用一臺服務器來同時替代以前的許多臺服務器，這樣就節(jié)省了用戶大量的機房空間；另外，虛擬機中的服務器有著統(tǒng)一管理的“虛擬硬件資源”，很方便地進行統(tǒng)一管理，不像以前的服務器有著許多不同的硬件資源(如主板芯片組不同，網(wǎng)卡不同，硬盤、RAID卡、顯卡不同)。遷移后的服務器，不僅可以在一個統(tǒng)一的界面中進行管理，而且通過某些虛擬機軟件．如VMware提供的高可用性工具，在這些服務器因為各種故障停機時，可以自動切換到網(wǎng)絡中另外相同的虛擬服務器中，從而達到不中斷業(yè)務的目的。
遷移的優(yōu)勢在于為系統(tǒng)用戶提供不問斷的服務．減少了系統(tǒng)維護及升級費用，簡化了系統(tǒng)維護管理，提高了系統(tǒng)負載均衡．增強了系統(tǒng)錯誤容忍度和優(yōu)化了系統(tǒng)各項管理。
3 虛擬機在線遷移的具體任務與運用的技術
虛擬機的遷移工作是由虛擬機上的遷移工具完成的，遷移工具所完成的具體任務是為管理員提供對虛擬機遷移的優(yōu)先級進行監(jiān)控與定義的功能．從而保證在遷移過程中是可管、可控的：關鍵業(yè)務虛擬機一般具備較高優(yōu)先級，遷移到計算資源豐富的備用服務器上。另外，遷移工具軟件還提供了虛擬機順序編址，遷移軟件可以根據(jù)空閑計算資源的情況， 自動完成非關鍵業(yè)務虛擬機的遷移：遷移監(jiān)管提供給管理員定位和跟蹤虛擬機動作。就是為了支持對遷移過程的持續(xù)進行和完善與優(yōu)化。以下通過使用VMware的VMwareVMotion工具簡述虛擬機遷移過程中所完成的具體任務(見附圖)。
3．1 使用VMotion進行實時遷移
(1)當VMotion收到實時遷移的請求時，vCenter服務器就會檢查當前主機上的虛擬機是否處于穩(wěn)定的狀態(tài).
附圖
(2)當vCenter監(jiān)控到是處于穩(wěn)定狀態(tài)時，VMo．tion就響應了實時遷移請求，那么虛擬機的所有狀態(tài)信息(包括內(nèi)存、注冊表和網(wǎng)絡連接)就會被復制到目標主機上。
(3)信息復制完畢之后，虛擬機將在新的主機上重新啟動，投入運作。
(4)進行定期的硬件設備維護操作，但卻不需要預先設定停機時間，在服務器發(fā)生故障或者表現(xiàn)不佳之前，進行遷移。
VMotion在完成以上的具體三個操作任務的同時還進行在資源庫中不斷地自動分配虛擬機．在不中斷業(yè)務運作的情況下進行各項維修工作，從而令服務器獲得最高的可用性及自動優(yōu)化和分配資源庫性能，從而大大地提高了硬件的利用率、靈活性和可用性。
VMotion進行實時遷移允許虛擬機在不中斷工作進程的情況下進行，虛擬機的所有狀態(tài)信息連同它的配置文件都會被遷移到新的主機上：然而與之相連接的虛擬磁盤將會保留在兩主機共享的存儲器中。在虛擬機的狀態(tài)信息全部遷移到替換的主機上之后．虛擬機就可以在新的主機上運行了。
3．2 VMotion中運用的技術
VMotion從一臺物理服務器將虛擬機遷移到另外一臺虛擬機要用到下述三項技術：
(1)虛擬機的全部狀態(tài)信息被壓縮在一套存儲于共享存儲器的文件中。作為載體的存儲器類型可以是光纖通道(Fibre Channe1)、iSCSI存儲區(qū)域網(wǎng)絡(iSCSI Storage Area Network，SAN)或者網(wǎng)絡附加存儲器(Network Attached Storage，NAS)。VMware的群集虛擬機系統(tǒng)(VMFS)允許多臺ESX服務器同時訪問同一個虛擬機文件。
(2)虛擬機的動態(tài)內(nèi)存和執(zhí)行狀態(tài)在一個高速的網(wǎng)絡上進行快速傳輸，允許虛擬機即時地在源ESX服務器和目標ESX服務器之間進行信息交換。在遷移過程中，VMotion只在點陣圖里對信息交換進行監(jiān)控，所以整個轉移過程對用戶來說是透明的。一旦整個內(nèi)存和系統(tǒng)狀態(tài)全部復制到目標ESX服務器中，VMotion就會自動終止源虛擬機，同時將點陣圖轉移到目標ESX服務器中。并在目標ESX服務器中重新啟動虛擬機。上述整個操作假如是在一個千兆以太網(wǎng)絡中進行。不用兩秒的時間就可以完成。
(3)虛擬機使用的網(wǎng)絡同樣也會被目標ESX服務器虛擬化．確保在實時遷移之后，虛擬機的網(wǎng)絡身份和連接能夠得到保留。VMotion將MAC地址作為進程的一部分來進行管理。一旦目標機被激活，VMotion會檢查網(wǎng)絡路由器來確保它能識別虛擬機MAC地址新的物理位置。由于虛擬機使用VMotion來進行實時遷移，它的執(zhí)行狀態(tài)、網(wǎng)絡身份和動態(tài)鏈接都能夠得到保護，所以對于用戶來說，整個遷移過程并沒有引起服務器停機或者網(wǎng)絡中斷。
4 虛擬機在線遷移要考慮的因素及注意事項
虛擬機在線遷移過程中要考慮的因素包括：
(1)遷移工具的性能指標，虛擬機遷移工具的性能指標包括以下三個方面：一是整體遷移時間：從源主機開始遷移到遷移結束的時間；二是停機時間：遷移過程中，源主機、目的主機同時不可用的時間；三是對應用程序的性能影響：遷移對于被遷移主機上運行服務性能的的影響程度。
(2)需要對遷移的狀態(tài)信息進行全面衡量。即當前的內(nèi)存信息以及所有能夠定義和識別該虛擬機的信息。其中，內(nèi)存信息包括交換數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)的位數(shù)以及存儲在內(nèi)存中的應用程序。而虛擬機的定義和識別信息包括所有映射到虛擬機硬件上的數(shù)據(jù)，比如網(wǎng)卡的MAC地址、CPU、設備、BIOS及芯片的設置狀態(tài)等。
(3)其注意事項是作為替換的主機還必須滿足兼容性要求。盡管在線遷移可以在各種虛擬宿主機之間進行，但是在進行跨處理器平臺遷移之前的測試工作很重要。因特爾和AMD生產(chǎn)的處理器都為包括自動遷移在內(nèi)的虛擬化任務提供了擴展支持。畢竟因特爾和AMD—Vprocessors對遷移采用了不同的支持方式，在跨平臺的遷移過程中可能會因此引發(fā)不可預知的性能問題。
5 結束語
通過VMware Vmotion來具體說明虛擬機的整個在線遷移過程所完成的任務及運用的技術，同時也闡述了在線遷移過程中所要考慮的因素及注意事項。結合當前云計算與虛擬技術的發(fā)展，在線遷移有多種解決方案，不同廠商的遷移技術各有千秋，綜合技術本質(zhì)。當網(wǎng)絡中服務質(zhì)量出現(xiàn)瓶頸后，通過該技術在所提供的服務不間斷情況下，完成服務器的維護與管理，同時通過在線遷移技術也能為數(shù)據(jù)中心節(jié)約大量的資金投入，提高了資源利用率。
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本文標題：虛擬機在線遷移技術綜述
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