Libvirt Live Migration 与 Pre-Copy 实现原理
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Libvirt 的 Live Migration
Libvirt 的 Live Migration 主要分为两个层面:
- 网络数据传输层面
- 控制层面
网络数据传输层
- 基于 Hypervisor 的传输,两个 Hypervisor 之间直接建立数据传输连接。优点:数据传输量少。缺点:需要额外配置 Hypervisor Network。需要在防火墙上面打开更多的端口来支持并发迁移,数据不一定支持加密(取决于 Hypervisor 实现)。
- 基于 libvirtd Tunnel 的传输,源主机和目标主机上运行的 libvirtd 之间建立 RPC 隧道来传输数据。数据要先拷贝到 libvirtd,再由 libvirtd 中继到目标主机的 libvirtd。优点:不需要重新配置网络,防火墙上面只需要一个端口就可以支持并发迁移,数据强加密。缺点:相关的数据拷贝多,所有流量都通过一个端口,容易造成网络拥堵。
在 Tunnel 传输模式下,同一份数据需要被拷贝多次,并且所有的流量都通过一个端口,在大内存、高业务(快速增加 RAM 脏数据)的场景下,同样的网络带宽,Tunnel 传输模式迁移速率较慢。因此,对于大内存、业务繁忙的场景下,首选基于 Hypervisor 的传输。
控制层
- Client 控制:由 Libvirt Client 直接控制迁移。Client 跟源主机 libvirtd 连接,也跟目的主机 libvirtd 连接,当目的主机迁移过程出现异常会反馈给 Client,再由 Client 通知源 libvirtd。整个过程,由 Client 主导控制。
- 源主机 libvirtd 控制:由源主机 libvirtd 主导整个迁移过程。Client 仅作为迁移指令的发起者,将迁移指令异步发送给源主机 libvirtd。如果目的主机迁移过程出现异常会反馈给源主机 libvirtd。这种方式的好处是,Client 故障也不会影响到整个迁移过程。
- Hypervisor 控制:有源主机 Hypervisor 控制整个迁移过程,Client 向源主机 Hypervisor 发送迁移指令,源主机和目的主机的 libvirtd 不参与控制。这种方式的前提是 Hypervisor 自身支持热迁移,好处在于 Client 和 libvirtd 的故障不会影响到整个迁移过程。
通过 libvirt 库实现虚拟机迁移的示例
import libvirt
import pprint
conn_src = libvirt.open('qemu+tcp://username@src_server/system')
conn_dest = libvirt.open('qemu+tcp://username@dest_server/system')
vm_domain = conn_src.lookupByName('instance_name')
vm_domain.migrate(conn_dest, True, 'instance_name', None, 0)
pprint.pprint(help(vm_domain.migrate))
KVM 的预拷贝(Pre-Copy)Live Migration 过程
Step 1. 系统验证目标服务器的存储器和网络设置是否正确,并预保留目标服务器虚拟机的资源。
Step 2. 当虚拟机还在源服务器上运转时,第一个循环内将全部内存镜像复制到目标服务器上。在这个过程中,KVM 依然会监视内存的任何变化。
Step 3. 以后的循环中,检查上一个循环中内存是否发生了变化。 假如发生了变化,那么 VMM 会将发生变化的内存页即 dirty pages 重新复制到目标服务器中,并覆盖掉先前的内存页。在这个阶段,VMM 依然会继续监视内存的变化情况。
Step 4. VMM 会持续这样的内存复制循环。随着循环次数的增加,所需要复制的 dirty pages 就会明显减少,而复制所耗费的时间就会逐渐变短,那么内存就有可能没有足够的时间发生变化。最后,当源服务器与目标服务器之间的差异达到一定标准时,内存复制操作才会结束,同时暂停源系统。
Step 5. 在源系统和目标系统都停机的情况下,将最后一个循环的 dirty-pages 和源系统设备的工作状态复制到目标服务器。
Step 6. 然后,将存储从源系统上解锁,并锁定在目标系统上。启动目标服务器,并与存储资源和网络资源相连接。
参考资料
https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-mgrtvm1/index.html
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