CN103324532A - 虚拟机的动态迁移方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚拟机的动态迁移方法及***，其中的方法包括：首先在虚拟机中将源主机的物理网卡热拔后，立即***虚拟网卡，并且使该虚拟网卡连接的网络与热拔的物理网卡处于同一个物理网络，然后在虚拟机从源主机向目的主机执行动态迁移之后，将目的主机的物理网卡与虚拟机重新绑定。通过本发明能够解决虚拟机在应用网卡设备直接访问模式下的动态迁移问题，使虚拟机在具备高性能网络传输的同时还具有支持动态迁移的特性。

Description

虚拟机的动态迁移方法及***

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，更为具体地，涉及一种虚拟机的动态迁移方法及***。

背景技术

云计算作为一种全新的、基于互联网的计算方式，是近几年国际上兴起的技术方向，也是目前信息技术领域的研究热点。通过这种计算方式，整个互联网***的硬件资源被虚拟化成一个统一的虚拟资源池，然后借助虚拟化管理平台把***中所有的资源按照实际需求或其他策略分配给用户。

由于云计算实现了计算机资源的统一管理，用户不再参与底层硬件资源、***平台甚至是应用软件的搭建、管理和维护，而只需关注自身产品的实际需求，这样就大大降低了企业的运行维护成本。面对其巨大商机，国内外信息产业巨头，例如Amazon、Microsoft、Google、新浪、阿里巴巴和中国电信等都已发布了自己的云计算平台。

其中，虚拟机动态迁移技术是云计算的一项关键技术。通过虚拟机动态迁移技术，可以在基本不影响服务的情形下，将虚拟机及其服务从一个物理节点(源主机)完整地迁移到另一个物理节点(目的主机)。为了能够正确完成动态迁移，要求两个物理节点能够通过网络连通；为了保证虚拟机在完成动态迁移之后业务不受影响，要求两个物理节点绑定至虚拟机的物理网卡连接的物理网络是同一个业务网络。借助虚拟机动态迁移技术，云计算***实现了***在线维护和升级、资源动态管理、***故障容忍以及动态负载均衡，从而提高了***资源和能源使用效率，并提高了***安全性能。

在虚拟机动态迁移技术中，通常采用Hypervisor层以软件模拟的方式实现I/O（Input/Output，输入/输出）设备的虚拟化，其实现方式是由Hypervisor层截获客户操作***中的I/O请求，交给运行在宿主操作***上的I/O虚拟化模块，I/O虚拟化模块将这些请求转换为对宿主操作***的***调用，通过宿主操作***的设备驱动访问物理硬件，实现对I/O设备的虚拟化。由于I/O处理流程中涉及多个环境，且切换较多，因此，其I/O性能很不理想。

为了解决上述问题，推出了一种虚拟化技术，即PCI（Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互联标准）设备直接访问技术。随着PCI设备直接访问技术的应用，特定物理设备被划至指定虚拟机，该虚拟机独占此物理设备，并不再使用传统虚拟化驱动程序，而是使用物理设备驱动，从而跳过Hypervisor层直接访问硬件。

此技术解决了Hypervisor层共享式虚拟设备效率低的问题，当虚拟机在应用PCI设备直接访问技术的情况下来使用物理设备时，其性能接近或者达到物理机直接使用设备的性能。例如，虚拟机在利用网卡直接访问网络时，其网络数据传输的性能能够达到物理机直接访问网络所达到的网络数据传输的性能。

虽然虚拟机利用PCI设备直接访问技术能实现使用设备的高效率，例如利用网卡设备直接访问能实现高性能的网络数据传输，但是由于PCI设备直接访问技术跳过了Hypervisor层，因此Hypervisor层并不能获得硬件设备的实时状态。

另一方面，即使目标物理主机与源物理主机有同样的硬件设备，但同样的，由于PCI设备直接访问技术跳过了Hypervisor层而直接访问硬件，因此，其物理设备内部状态信息无法由上层软件全部获取，也就不能进一步将源物理主机整个硬件状态信息完全同步给目标物理主机上的硬件。因此虚拟机在应用PCI设备直接访问技术，尤其是在应用网卡设备直接访问技术访问物理硬件的情况下，虚拟机无法执行动态迁移。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种虚拟机的动态迁移方法及***，以实现虚拟机在应用网卡设备直接访问模式下的动态迁移。

根据本发明的一个方面，提供一种虚拟机的动态迁移方法，包括：

解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；

分别在源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机及虚拟交换机之间的隧道，并且将源主机的物理网卡与对应的虚拟交换机相连接；

在源主机中创建虚拟网卡，将虚拟网卡与源主机的虚拟交换机连接，并将虚拟网卡与虚拟机绑定；

将虚拟机从源主机向目的主机进行动态迁移；

当虚拟机动态迁移至目的主机后，解除虚拟网卡与虚拟机之间的绑定，并删除所述源主机和目的主机的虚拟交换机和所述虚拟网卡；

在目的主机的物理网卡和虚拟机之间建立绑定。

其中，通过PCI热拔的方式解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；当虚拟机动态迁移至目的主机后，通过PCI热拔的方式解除虚拟机和虚拟网卡之间的绑定；

通过PCI热插的方式建立目的主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；

在虚拟机从源主机向目的主机进行动态迁移前，通过PCI热插的方式建立虚拟机和虚拟网卡之间的绑定。

其中，源主机的物理网卡与虚拟网卡通过虚拟交换的方式建立连接。

另一方面，本发明还提供一种虚拟机的动态迁移***，包括：

解除物理绑定单元，用于解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；

创建虚拟连接单元，用于分别在源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机及虚拟交换机之间的隧道，并且将源主机的物理网卡与对应的虚拟交换机相连接；

创建虚拟绑定单元，用于在源主机中创建虚拟网卡，将虚拟网卡与源主机的虚拟交换机连接，并将虚拟网卡与虚拟机绑定；

动态迁移单元，用于将虚拟机从源主机向目的主机进行动态迁移；

解除虚拟连接单元，用于当虚拟机动态迁移至目的主机后，解除虚拟网卡与虚拟机之间的绑定，并删除所述虚拟网卡及所述源主机和目的主机的虚拟交换机；

建立物理绑定单元，用于在目的主机的物理网卡和虚拟机之间建立绑定。

利用上述根据本发明的虚拟机的动态迁移方法及***，能够实现虚拟机在应用网卡设备直接访问模式下的动态迁移，使虚拟机在具备高性能网络数据传输的同时还具有支持动态迁移的特性。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的虚拟机的动态迁移方法流程示意图；

图2为根据本发明实施例的虚拟机的动态迁移***框图；

图3为根据本发明实施例的虚拟机的动态迁移过程图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

针对前述现有技术中，虚拟机在应用PCI设备直接访问技术，尤其是在应用网卡设备直接访问物理硬件时，虚拟机无法执行动态迁移的问题，本发明通过在虚拟机中将物理网卡设备热拔后，立即热***虚拟网卡，并且使该虚拟网卡所连接的网络与被热拔的物理网卡所连接的网络处于同一个物理网络，以实现虚拟机在应用网卡设备直接访问模式下能够执行动态迁移，使虚拟机同时具备高性能网络传输和支持动态迁移的特性。

为了解决虚拟机在应用网卡设备直接访问模式下无法执行动态迁移的问题，图1示出了根据本发明实施例的虚拟机的动态迁移方法流程示意图。

如图1所示，本发明提供的虚拟机的动态迁移方法包括：

S110：解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；

S120：分别在源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机及虚拟交换机之间的隧道，并且将源主机的物理网卡与对应的虚拟交换机相连接；

S130：在源主机中创建虚拟网卡，将虚拟网卡与源主机的虚拟交换机连接，并将虚拟网卡与虚拟机绑定；

S140：将虚拟机从源主机向目的主机进行动态迁移；

S150：当虚拟机动态迁移至目的主机后，解除虚拟网卡与虚拟机之间的绑定，并删除源主机和目的主机的虚拟交换机和虚拟网卡；

S160：在目的主机的物理网卡与虚拟机之间建立绑定，以完成虚拟机从源主机向目的主机的动态迁移。

通过图1流程示意图可以看出，通过将源主机的物理网卡连接到临时创建的虚拟网络中，然后在虚拟机中重新绑定一个虚拟网卡，并且将该虚拟网卡与解除绑定的源主机的物理网卡通过虚拟交换的方式相连接，以达到虚拟机从源主机向目的主机的进行动态迁移的目的。

需要说明的是，在步骤S110和S130中，在源主机上，将虚拟机直接访问的物理网卡从虚拟机上拔除，以解除源主机的虚拟机与物理网卡之间的绑定，其拔除方式为PCI热拔方式。也就是说，在虚拟机从源主机向目的主机进行动态迁移前，通过PCI热拔的方式，解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；而为了保证虚拟网卡与物理网卡连接的是同一个物理网络，通过PCI热插的方式建立虚拟机和虚拟网卡之间的绑定；当虚拟机动态迁移至目的主机后，通过PCI热拔的方式解除虚拟机和虚拟网卡之间的绑定，并且通过PCI热插的方式，在目的主机的物理网卡和虚拟机之间建立绑定，以完成虚拟机的动态迁移。

由于虚拟机在应用物理网卡直接访问物理硬件时，虚拟机无法执行动态迁移，而通过临时创建的虚拟网络以及虚拟网卡就可以执行动态迁移操作，但前提是要保证虚拟网卡连接的物理网络与物理网卡连接的物理网络链路保持一致并且流量不中断。因此，虚拟机在从源主机向目的主机执行动态迁移的过程中，虽然虚拟机并未直接通过源主机的物理网卡访问物理网络，但在虚拟机中重新绑定的虚拟网卡与源主机的物理网卡处于同一个虚拟交换机中，这就保证了虚拟网卡所连接的物理网络与物理网卡所连接的物理网络的一致性。

也就是说，在源主机的物理网卡与虚拟交换机之间建立连接，然后将虚拟网卡与虚拟机之间建立绑定，这样就使虚拟机与源主机的物理网卡所连接的物理网络的链路保持一致。在虚拟机与源主机的物理网卡解除绑定后，以及在执行动态迁移的过程中，实现了流量不中断的特性。

其中，源主机的物理网卡与虚拟网卡通过虚拟交换的方式建立连接。在配置虚拟交换的过程中，将源主机的物理网卡和虚拟网卡同时连接至对应的虚拟交换机中，通过创建的虚拟交换机之间的遂道，实现网络连通。

而为了保证虚拟机动态迁移至目的主机后的虚拟交换机可用，因此，在源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机的过程中，在源主机和目的主机上创建的虚拟交换机命名相同。

在本发明的一个具体实施方式中，源主机和目的主机的虚拟交换机均由openvswitch虚拟交换软件实现，并通过openvswitch虚拟交换软件在源主机和目的主机之间配置一个GRE隧道，来建立虚拟交换机之间的连接通道。

从虚拟机的角度看，迁移之前的虚拟机在源主机所连接的虚拟网卡是通过与虚拟机解除绑定的物理网卡间接接入物理网络的，因此虚拟机本质上访问的是同一个物理网络。由于在执行动态迁移之前，已经配置了源主机与目的主机之间的GRE隧道，相应地，迁移至目的主机的虚拟机就通过GRE隧道与源主机的虚拟交换机连通。

也就是说，迁移之后的虚拟机通过虚拟网卡访问的网络是源主机的物理网络。而随后将虚拟网卡与虚拟机解除绑定，并且在虚拟机与目的主机的物理网卡之间建立绑定，从此，虚拟机连接到了目的主机的物理网络。按照动态迁移的网络要求，源主机与目的主机的物理网卡也接入到的是同一个物理网络中，因此，整个过程虚拟机始终访问的是同一个物理网络。其网络性能与直接利用物理网卡访问网络时的网络性能相比，仅仅是在解除物理网卡直接绑定后的动态迁移期间有所下降，但是达到了网络数据流不中断的目的。

另外，整个动态迁移过程中，虚拟机有两次热插物理网卡和两次热拔物理网卡的过程，但几乎不会带来网络数据流的中断。为了解决热插拔对***带来的影响，在本发明的一个具体实施方式中，采用“影子驱动”，用于在热插拔发生时对***提供一个不变的网络接口，将热插拔对***带来的影响屏蔽。

由于虚拟机解除了与源主机的物理网卡的直接绑定，仅存在一个临时创建的虚拟网卡，而虚拟网卡是支持动态迁移操作的。同样，在目的主机中也创建了一个与源主机相同的虚拟交换机，并且还创建了源主机和目的主机上两个虚拟交换机之间的GRE隧道。当虚拟机刚刚迁移结束后的较短时间内，源主机的虚拟交换机原网络路径中还留存有部分虚拟机业务数据，源主机的虚拟交换机可以通过GRE隧道将其余业务数据发送给目的主机的虚拟交换机，并最终交给迁移结束后的虚拟机。相比于无隧道方式，能进一步减少虚拟机业务数据的中断时间。

在虚拟机从源主机向目的主机执行动态迁移后，为了使目的主机的物理网卡与源主机的物理网卡所访问的网络保持一致，需要解除虚拟机与虚拟网卡之间的绑定，同时删除在源主机和目的主机上临时创建的虚拟交换机，以完成虚拟机的整个动态迁移过程。其中，在解除虚拟网卡与虚拟机之间的绑定的过程中，解除虚拟机上绑定的虚拟网卡，然后删除源主机和目的主机的虚拟交换机之间的遂道；在删除两个虚拟交换机之间的遂道后，删除在源主机和目的主机上创建的虚拟交换机。在解除虚拟网卡与虚拟机之间的绑定后，将目的主机上的物理网卡以PCI设备直接访问的方式绑定至虚拟机上以完成虚拟机的整个动态迁移过程。

为了将本发明提供的虚拟机的动态迁移方法描述得更加清楚，图3示出了根据本发明实施例的虚拟机的动态迁移过程图。

图3以步骤的形式对虚拟机动态迁移的过程作详细的说明。

步骤①：在源主机上将直接访问的物理网卡设备以PCI热拔的方式从虚机上解除绑定；

步骤②：同时在源主机和目的主机上创建一个临时的虚拟交换机，在源主机上将该物理网卡与虚拟交换机相连接，并且在源主机上创建一个虚拟网卡，然后将创建的虚拟网卡与虚拟机绑定，并且连接至虚拟交换机中，这样虚拟机仍旧可以通过虚拟网卡来访问原直接访问的物理网卡对应的物理网络，虽然相比于网卡直接访问损失了部分网络性能，但是达到网络数据流不中断的效果；

步骤③：虚拟机从源主机向目的主机执行动态迁移，由于虚拟机已经解除了与源主机的物理网卡之间的直接绑定，仅存在一个虚拟网卡，而虚拟网卡可以支持动态迁移操作，同时在目的主机也创建了一个相同的虚拟交换机，该虚拟交换机与在源主机上创建的虚拟交换机命名相同，这就保证了虚拟机动态迁移至目的主机后虚拟交换机可用。因此也就保证了虚拟机可以正常完成动态迁移操作，并且在迁移至新物理主机后，网络状态与之前是一致的；

步骤④是步骤②的逆过程，解除虚拟机上绑定的虚拟网卡，并删除源物理主机和目的物理主机上的临时虚拟交换机和虚拟网卡；

步骤⑤：将目的主机上的物理网卡以PCI设备直接访问的方式绑定至虚拟机上，完成整个虚拟机的动态迁移过程。

与上述方法相对应，本发明还提供一种虚拟机的动态迁移***，图2示出了根据本发明实施例的虚拟机的动态迁移***框图。

如图2所示，本发明提供的虚拟机的动态迁移***200包括：解除物理绑定单元210、创建虚拟连接单元220、创建虚拟绑定单元230、动态迁移单元240、解除虚拟连接单元250和建立物理绑定单元260。

其中，解除物理绑定单元210用于解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；创建虚拟连接单元220用于分别在源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机及两个虚拟交换机之间的遂道，并且将源主机的物理网卡与对应的虚拟交换机相连接；创建虚拟绑定单元230用于在源主机中创建虚拟网卡，将该虚拟网卡与源主机的虚拟交换机连接，并将该虚拟网卡与虚拟机绑定；动态迁移单元240用于将虚拟机从源主机向目的主机进行动态迁移；解除虚拟连接单元250用于当虚拟机动态迁移至目的主机后，解除虚拟网卡与虚拟机之间的绑定；建立物理绑定单元260用于在目的主机的物理网卡和虚拟机之间建立绑定，完成源虚拟机由源主机向目的主机的动态迁移。

其中，在解除物理绑定单元210中，通过PCI热拔的方式解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；在创建虚拟连接单元220中，通过PCI热插的方式绑定虚拟网卡和虚拟机；在解除虚拟连接单元250中，通过PCI热拔的方式解除虚拟网卡与虚拟机之间的绑定；在建立绑定单元260中，通过PCI热插的方式绑定目的主机的物理网卡和虚拟机。

另外，在本发明提供的虚拟机的动态迁移***200中，源主机的物理网卡与虚拟网卡通过虚拟交换的方式建立连接。在配置虚拟交换的过程中，将源主机的物理网卡和虚拟网卡同时连接至对应的虚拟交换机中，通过创建虚拟连接单元中创建的虚拟交换机之间的遂道，实现网络连通。

也就是说，分别在源主机和目的主机的虚拟交换机之间建立GRE隧道连接；虚拟机从源主机迁移至目的主机后，依然能够通过GRE隧道访问源主机的物理网络，进一步解除临时虚拟网卡后，绑定目的主机的物理网卡，完成整个迁移过程。

本发明提供的虚拟机的动态迁移方法及***，首先在虚拟机中将源主机的物理网卡热拔后，立即***虚拟网卡，并且使该虚拟网卡连接的网络与热拔的物理网卡处于同一个物理网络，然后在虚拟机向目的主机执行动态迁移之后，将目的主机的物理网卡与虚拟机重新绑定，最终在不中断网络的情况下，恢复了高性能的网络传输。本发明解决了虚拟机在应用网卡设备直接访问模式下的动态迁移问题，使虚拟机在具备高性能网络传输的同时还具有支持动态迁移的特性。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明的虚拟机的动态迁移方法及***。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的虚拟机的动态迁移方法及***，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种虚拟机的动态迁移方法，包括：

解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；

分别在所述源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机及所述虚拟交换机之间的隧道，并且将所述源主机的物理网卡与对应的虚拟交换机相连接；

在所述源主机中创建虚拟网卡，将所述虚拟网卡与所述源主机的虚拟交换机连接，并将所述虚拟网卡与所述虚拟机绑定；

将所述虚拟机从所述源主机向所述目的主机进行动态迁移；

当所述虚拟机动态迁移至所述目的主机后，解除所述虚拟网卡与所述虚拟机之间的绑定，并删除所述源主机和目的主机的虚拟交换机和所述虚拟网卡；

在所述目的主机的物理网卡和所述虚拟机之间建立绑定。

2.如权利要求1所述的虚拟机的动态迁移方法，其中，

在所述虚拟机从所述源主机向所述目的主机进行动态迁移前，通过PCI热拔的方式，解除所述源主机的物理网卡与所述虚拟机之间的绑定，并且通过PCI热插的方式建立所述虚拟机和所述虚拟网卡之间的绑定；

当所述虚拟机动态迁移至所述目的主机后，通过PCI热拔的方式解除所述虚拟机和所述虚拟网卡之间的绑定，并且通过PCI热插的方式，在所述目的主机的物理网卡与所述虚拟机之间建立绑定。

3.如权利要求1所述的虚拟机的动态迁移方法，其中，所述源主机的物理网卡与虚拟网卡通过虚拟交换的方式建立连接。

4.如权利要求3所述的虚拟机的动态迁移方法，其中，在配置所述虚拟交换的过程中，

将所述源主机的物理网卡和所述虚拟网卡同时连接至对应的所述虚拟交换机中，通过创建的所述虚拟交换机之间的遂道，实现网络连通；

所述源主机和目的主机的虚拟交换机均由openvswitch虚拟交换软件实现，并通过该openvswitch虚拟交换软件在源主机和目的主机之间建立一个GRE隧道，来建立所述虚拟交换机之间的连接通道。

5.如权利要求1所述的虚拟机动态迁移方法，其中，在解除所述虚拟网卡与所述虚拟机之间的绑定的过程中，

解除所述虚拟机上绑定的所述虚拟网卡；

删除所述源主机和目的主机的虚拟交换机之间的隧道；

删除在所述源主机和所述目的主机上创建的所述虚拟交换机。

6.如权利要求1所述的虚拟机的动态迁移方法，其中，在所述源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机的过程中，

在所述源主机和目的主机上创建的虚拟交换机命名相同。

7.一种虚拟机的动态迁移***，包括：

解除物理绑定单元，用于解除源主机的物理网卡与虚拟机之间的绑定；

创建虚拟连接单元，用于分别在所述源主机和目的主机上创建相应的虚拟交换机及所述虚拟交换机之间的隧道，并且将所述源主机的物理网卡与对应的虚拟交换机相连接；

创建虚拟绑定单元，用于在所述源主机中创建虚拟网卡，将所述虚拟网卡与所述源主机的虚拟交换机连接，并将所述虚拟网卡与所述虚拟机绑定；

动态迁移单元，用于将所述虚拟机从所述源主机向所述目的主机进行动态迁移；

解除虚拟连接单元，用于当所述虚拟机动态迁移至所述目的主机后，解除所述虚拟网卡与所述虚拟机之间的绑定，并删除所述虚拟网卡及所述源主机和目的主机的虚拟交换机；

建立物理绑定单元，用于在所述目的主机的物理网卡和所述虚拟机之间建立绑定。

8.如权利要求7所述的虚拟机的动态迁移***，其中，

在所述解除物理绑定单元中，通过PCI热拔的方式解除所述源主机的物理网卡与所述虚拟机之间的绑定；

在所述创建虚拟连接单元中，通过PCI热插的方式绑定所述虚拟网卡和所述虚拟机；

在所述解除虚拟连接单元中，通过PCI热拔的方式解除所述虚拟网卡与所述虚拟机之间的绑定；

在所述建立物理绑定单元中，通过PCI热插的方式绑定所述目的主机的物理网卡和所述虚拟机。

9.如权利要求7所述的虚拟机的动态迁移***，其中，

所述源主机的物理网卡与虚拟网卡通过虚拟交换的方式建立连接。

10.如权利要求9所述的虚拟机的动态迁移***，其中，在配置所述虚拟交换的过程中，

将所述源主机的物理网卡和所述虚拟网卡同时连接至对应的所述虚拟交换机中，通过创建虚拟连接单元中创建的所述虚拟交换机之间的遂道，实现网络连通。

所述虚拟交换方式是将物理网卡和虚拟网卡同时连接至同一虚拟交换机中，实现网络连通；

所述源主机和目的主机的虚拟交换机均由openvswitch虚拟交换软件实现，并通过该openvswitch虚拟交换软件在源主机和目的主机之间建立一个GRE隧道，来建立所述虚拟交换机之间的连接通道。

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