外文翻譯--虛擬機(jī)快速透明的遷移（中文）

1、中文 中文 4004 字虛擬機(jī)快速透明的遷移 虛擬機(jī)快速透明的遷移摘要 摘要本文描述了一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)使用虛擬機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的快速、透明遷移。這個(gè)系統(tǒng)是第一個(gè)能夠?qū)⑽葱薷牡膽?yīng)用程序遷移至未修改的基于 x86 的主流操作系統(tǒng)上，包括 Windows，Linux 和 Novell NetWare 等。不管是應(yīng)用程序還是與應(yīng)用程序通訊的客戶端都感覺(jué)不到這種遷移。從測(cè)試數(shù)據(jù)我們可以看出，這種遷移導(dǎo)致的應(yīng)用程序的暫停時(shí)間

2、不超過(guò) 1 秒。1. 緒論 緒論快速透明的遷移能夠讓整個(gè)系統(tǒng)在物理機(jī)器上實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，同時(shí)通過(guò)將應(yīng)用程序從需要服務(wù)和更新的機(jī)器上遷移到別的機(jī)器上，可以提高系統(tǒng)的可用性和服務(wù)性。本文介紹了一個(gè)叫 VMotion 的系統(tǒng)，自從 2003 年以來(lái)，它都是VMware VirtualCenter 中的一個(gè)組成部分。將來(lái) VMware 的產(chǎn)品會(huì)使用 VMotion在大量服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)負(fù)載均衡。本文做了以下貢獻(xiàn)：1. 本文第一次描述了能夠在現(xiàn)有的

3、應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的快速透明遷移的系統(tǒng)，而應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)都不需要修改。2. 本文第一次使用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序來(lái)測(cè)試數(shù)百個(gè)虛擬機(jī)遷移的性能。3. 本文描述了虛擬機(jī)遷移時(shí)的開(kāi)銷(xiāo)和所需資源。2. 虛擬機(jī)遷移 虛擬機(jī)遷移虛擬機(jī)遷移需要一個(gè)正在運(yùn)行的虛擬機(jī)，并將它從一個(gè)物理機(jī)器遷移到另一個(gè)物理機(jī)器。這種遷移對(duì)上層的 guest OS，運(yùn)行在 guest OS 上的應(yīng)用程序以 及虛擬機(jī)的遠(yuǎn)程客戶端來(lái)說(shuō)必須是透明的。用戶幾乎察覺(jué)不到什么變化

4、，唯一可以感覺(jué)到的應(yīng)該是在遷移過(guò)程中程序運(yùn)行速度會(huì)變慢，而在遷移后系統(tǒng)的性 能可能會(huì)提高，那是因?yàn)樘摂M機(jī)遷移到一個(gè)擁有更多可用資源的機(jī)器上了。本文介紹的虛擬機(jī)遷移系統(tǒng)是 VMware VirtualCenter 產(chǎn)品中的一部分，它管理著 VMware ESX Server。VMware ESX Server 的虛擬化平臺(tái)由以下兩部分構(gòu) 成：虛擬機(jī)監(jiān)視器（VMM）和虛擬機(jī)內(nèi)核（vmkernel） 。Guest OS 如 Windows、

5、Linux 都運(yùn)行在虛擬化平臺(tái)的最上層（見(jiàn)圖 1） 。虛擬機(jī)監(jiān)視器處理所有運(yùn)行在虛擬 CPU 上的指令并且模擬所有的虛擬設(shè)備。虛擬機(jī)內(nèi)核調(diào)度虛擬 機(jī)的運(yùn)行并分配和管理虛擬機(jī)所需的資源。ESX Server 動(dòng)態(tài)的為每個(gè)虛擬機(jī)分配實(shí)際機(jī)器上的內(nèi)存。這需要增加一個(gè)間接 映射層來(lái)完成這一功能。所有直接對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)存進(jìn)行的寫(xiě)操作和對(duì)頁(yè)表的寫(xiě)操作都將被 VMM 截獲，然后 VMM 將虛擬機(jī)物理地址映射到機(jī)器地址。一旦設(shè) 置好虛擬機(jī)的內(nèi)存映射部件和頁(yè)

6、表，虛擬機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中就不會(huì)在地址翻譯上產(chǎn)生額外的開(kāi)銷(xiāo)。當(dāng)虛擬機(jī)在源機(jī)器上運(yùn)行時(shí)，我們使用間接映射層來(lái)完成預(yù)拷貝。第一步就是拷貝虛擬機(jī)所有的物理內(nèi)存。在拷貝之前，將每一個(gè)頁(yè)面設(shè)為只讀，因此任何的寫(xiě)操作都會(huì)被虛擬機(jī)監(jiān)視器檢測(cè)到。當(dāng)?shù)谝徊酵瓿蓵r(shí)，有些頁(yè)面已經(jīng)被 修改，這些被修改的頁(yè)面將拷貝到目標(biāo)機(jī)上，而此時(shí)虛擬機(jī)仍然在運(yùn)行。這一過(guò)程將重復(fù)多次，直到被修改的頁(yè)面數(shù)足夠小或數(shù)量不再發(fā)生變化。當(dāng)被修改 的頁(yè)面大小小于 16MB 或被修改的頁(yè)面大小

7、的減少量小于 1MB 時(shí)，停止預(yù)拷貝。3.性能評(píng)測(cè) 性能評(píng)測(cè) 本節(jié)我們將研究上文提到的虛擬機(jī)遷移的性能。我們不但測(cè)試虛擬機(jī)遷移時(shí)不能對(duì)外服務(wù)的時(shí)間，而且測(cè)試了遷移對(duì) CPU 在資源分配上的影響。更重要的是，在高負(fù)荷的情況下虛擬機(jī)仍然能實(shí)現(xiàn)快速透明的遷移。3.1 開(kāi)始實(shí)驗(yàn) 開(kāi)始實(shí)驗(yàn)所有的實(shí)驗(yàn)都是在一組 Dell 1600SC 服務(wù)器上進(jìn)行的，每個(gè)服務(wù)器都有兩個(gè) Intel Xeon 處理器和 1GB 內(nèi)存。所有服務(wù)器都通過(guò) Qlogi

8、c 2300 光纖通道卡連接在 EMC CLARiiON 存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)上。他們使用 Intel Pro/1000 千兆網(wǎng)卡來(lái)傳輸虛擬機(jī)的狀態(tài)。每一次實(shí)驗(yàn)都是在兩個(gè)服務(wù)器之間進(jìn)行，每 5 秒遷移一個(gè)虛擬機(jī)，累積遷移 50 次。實(shí)驗(yàn)中的虛擬機(jī)都在進(jìn)行以下工作：空閑操作： 空閑操作：一個(gè)空閑的 Windows Server 2000 編譯內(nèi)核： 編譯內(nèi)核：在 RedHat 7.2 上編譯 Linux 內(nèi)核仿真程序： 仿真程序：仿真程序運(yùn)行在 W

9、indows Server 2000 系統(tǒng)上。仿真程序會(huì)啟動(dòng) 3 個(gè)工作線程來(lái)完成磁盤(pán) I/O，每個(gè)線程會(huì)對(duì) 500MB 的文件進(jìn)行至少 5 次以 上的寫(xiě)操作。memtest86：Memtest86 會(huì)不斷地對(duì)內(nèi)存進(jìn)行讀寫(xiě)操作，它會(huì)在循環(huán)里運(yùn)行 1 號(hào)測(cè)試程序。dhhammer：Database Hammer 是一個(gè)運(yùn)行在 Windows Server 2000 上的數(shù)據(jù)庫(kù)裝載器，它使用客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)客戶端運(yùn)行在第三方物理機(jī)