一種零宕機虛擬機集群快照方法

一 緒 二 傳統(tǒng)快 (一)虛擬機快照簡 (二)停機快 三 分布式集群快照核心問 (一)一致性問 四 基于遷移方式的快 (一)技術簡 (二)在集群快照上的弊 五 零宕機快 (一)單機快 (二)虛擬機集群快照 六 零宕機快照技術實 (一)KVM簡 (二)技術實 1、 2、網(wǎng)絡狀 3、磁盤狀 4、內存狀 (三)內存狀態(tài)的保 1、DMA寫處理（DMAWriteHandler 2、KVM內核寫處理（KVMWrite 3、虛擬機自身內存修改處 4、后臺拷貝（BackgroundCopy 七 不同快照方式實驗數(shù)據(jù)對 (一)虛擬機單機快照測試 (二)虛擬機集群快照測試 結 (一)技術結 (二)應用前 參考文 AmazonEC2（ElasticComputeCloud，彈性可擴展的云計算服務器）云計算務的盛大云、阿里云也提供虛擬機或虛擬機集群(VMCluster)服務。1所示。XenVMWare圖1SnapshotS2SnapshotS2Snapshot(a)(b)圖2保存的狀態(tài)不包括CMD。將兩臺虛擬機快照回滾，如圖1(b)，此時VM1d，于是VM1仍然發(fā)送命令前的狀態(tài)S2并不一致。 圖3V2快照完成時，VM1VM12發(fā)送數(shù)據(jù)，VM1,VM2圖4基于遷移方式的快照-圖5圖6CPU、磁盤以及網(wǎng)絡的狀態(tài)保存完畢后，虛擬機由停機變?yōu)檫\行狀態(tài)。此時發(fā)送緩圖7(一KVMKVM是kernel-basedVirtualMachine的簡稱[8]，是一個開源的系統(tǒng)虛擬化模塊，行管理，目前已成為學術界的主流VMM之一。1

圖823redirect-on-write（寫時重定向）技術，首先記錄整個磁盤所有塊的狀態(tài)信息，保4不同點，本項目在這方面采用Copy-on-write技術，即寫時復制并保存。QEMUKVM都會對虛擬機內存進行操作，需要QEMU的快照機制和源代碼的分析，對于內存的修改主要有QEMU虛擬設備DMA（DirectMemoryAccess直接內存存取設備，虛擬機中的操作系統(tǒng)對內存的修改，以機內存的修改，需要不同的實現(xiàn)機制。由于一些部分在QEMU中，而另一些在KVM1DMA寫處理（DMAWriteHandler：2KVM內核寫處理（KVMWriteCPU密切相關的操作時，如鍵盤中斷，KVM會將這些修改寫入內存QEMUQEMU來處理這些內存數(shù)據(jù)，所以需要這些內存頁緩存起來，然后由QEMU定期將這些內存頁面取回并保存。時候，出現(xiàn)內存頁面錯誤并會導致中斷，此時由頁錯誤處理程序(WriteFaultHandler)處4（BackgroundCopy0頁即，一些內存頁面（4096字節(jié)）中的每一個字節(jié)都相同，此時可以通過只保存虛擬機配置：2Gsave法法法表1成的集群，運行編譯內核作為工作負載。netpipe-TCP在兩個虛擬機之間連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)TCP序列號的變化，我們可以得出在分布式快照時其對網(wǎng)絡通信的93-5TCPTCPHotSnap則對通信影響幾乎無影響。(a)遷移方式的快 由于實際應用如MapReduce、科學計算中，需要規(guī)模大的集群，我們構建由8、16、24、32臺虛擬機構成的虛擬集群，測試不同的快照方式導致的網(wǎng)絡中斷問題。這100ms左右，這對上3284秒。而停機快 AmazonElasticComputeCloud(AmazonEC2).Http://K.M.ChandyandL.Lamport.Distributedsnapshots:Determiningglobalstatesofdistributedsystems.ACMTrans.Comput.Syst.,3(1):63.75,1985.S.Osman,D.Subhraveti,G.Su,andJ.Nieh.ThedesignandimplementationofZap:Asystemformigratingcomputingenvironments.USENIXOSDI,2002.A.Burtsev,P.Radhakrishnan,M.Hibler,andJ.Lepreau.TransparentcheckpointsofcloseddistributedsystemsinEmulab.ACMEuroSys2009.C.Clark,K.Fraser,S.Hand,andJ.G.Hansen.Livemigrationofvirtualmachines.USENIXNSDI,ArdalanKangarlou,PatrickEugsterandDongyanXu.Vnsnap:TakingsnapshotsofVirtualNetworkedEnvironmentswithMinimmalDowntime,DSN2009.J.F.Ruscio,M.A.Heffner,andS.Varadara