廣域網(wǎng)中虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移加速系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì).pdf

1、虛擬機(jī)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(jì)算中。作為虛擬機(jī)技術(shù)中最為重要的功能之一，虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移可以在保持虛擬機(jī)運(yùn)行的同時(shí)，將其透明的從一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)遷移到另外一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)。在單個(gè)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(hù)、資源動(dòng)態(tài)管理和容錯(cuò)管理等。近年來(lái)，廣域網(wǎng)虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗鼘M(mǎn)足許多重要應(yīng)用場(chǎng)景的需要，比如數(shù)據(jù)中心之間的負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)張、災(zāi)難恢復(fù)等

2、。
　　現(xiàn)階段的虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移技術(shù)通常僅限于局域網(wǎng)。許多成熟的實(shí)時(shí)遷移方案，如VMware VMotion，Citrix XenMotion等，均基于共享存儲(chǔ)（SAN或NFS）實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)磁盤(pán)鏡像的共享。因而，實(shí)時(shí)遷移過(guò)程中，從源主機(jī)傳輸?shù)侥康闹鳈C(jī)的主要數(shù)據(jù)是虛擬機(jī)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(jī)實(shí)時(shí)遷移，其數(shù)據(jù)傳輸速率將極大的影響實(shí)時(shí)遷移的總時(shí)間長(zhǎng)短和總數(shù)據(jù)量大小，進(jìn)而影響實(shí)時(shí)遷移的性能。而實(shí)時(shí)遷移的數(shù)

3、據(jù)傳輸速率則取決于網(wǎng)絡(luò)條件和實(shí)時(shí)遷移的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)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(jī)實(shí)時(shí)遷移的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，指出現(xiàn)階段的實(shí)時(shí)遷移主要使用一到兩個(gè)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(cè)試床，測(cè)試實(shí)時(shí)遷移的數(shù)據(jù)傳輸性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，即使在鏈路帶寬充分的情況下，隨著時(shí)延的上升，實(shí)時(shí)遷移

4、的數(shù)據(jù)傳輸速率也會(huì)急劇下降，實(shí)時(shí)遷移的性能也會(huì)隨之變差。由于時(shí)延隨著傳輸距離的增加而變長(zhǎng)，為了保證實(shí)時(shí)遷移的性能，廣域網(wǎng)實(shí)時(shí)遷移需要克服長(zhǎng)時(shí)延對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸速率的影響。
　　最后，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種實(shí)時(shí)遷移加速系統(tǒng) LMAS。該系統(tǒng)使用一對(duì)透明代理服務(wù)器加速虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移的數(shù)據(jù)傳輸，這意味著LMAS跟虛擬機(jī)監(jiān)視器完全獨(dú)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(cè)試結(jié)果表明，LM