【摘要】：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。 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)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VMwareVMotion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，LMAS支持在1Gbps和10Gbps兩種長(zhǎng)距離鏈路上，對(duì)包括VMware VMotion和Citrix XenMotion在內(nèi)的多種實(shí)時(shí)遷移加速，而且不需要對(duì)虛擬機(jī)監(jiān)視器做任何修改。另外，LMAS提供的數(shù)據(jù)加密功能，還能夠保證實(shí)時(shí)遷移過(guò)程中虛擬機(jī)的安全性。
[Abstract]:Virtual machine technology is widely used in data center and cloud computing because of its characteristics of improving the utilization of physical resources and easy to manage. As one of the most important functions of virtual machine technology, real-time migration of virtual machine can migrate virtual machine from one physical computer to another while keeping virtual machine running. In a single data center or local area network (LAN), it has been widely used in system maintenance, resource dynamic management and fault-tolerant management. In recent years, real-time migration of WAN virtual machines has attracted more and more attention, because it will meet the needs of many important application scenarios, such as load balancing between data centers, expansion of data centers, disaster recovery and so on. At present, the real-time migration technology of virtual machine is usually limited to local area network (LAN). Many mature real-time migration schemes, such as VMware VMotion,Citrix XenMotion, realize the sharing of virtual machine disk mirror based on shared storage (SAN or NFS). Therefore, in the process of real-time migration, the main data transferred from the source host to the destination host is the memory state of the virtual machine. Pre-copy is the most popular method of memory migration. The data transmission rate of virtual machine real-time migration using this method will greatly affect the total time of real-time migration and the total amount of data, and then affect the performance of real-time migration. The data transmission rate of real-time migration depends on the network conditions and the data transmission mechanism of real-time migration. Based on the above analysis, this paper first analyzes the data transmission mechanism of virtual machine real-time migration represented by VMwareVMotion and Citrix XenMotion from the point of view of communication protocol. It is pointed out that the current real-time migration mainly uses one or two fixed number of TCP streams to transmit data, and TCP streams interact little on the application layer. Then, the network test bed is built to test the data transmission performance of real-time migration. The experimental results show that, even if the link bandwidth is sufficient, the data transmission rate of real-time migration will decrease sharply with the increase of delay, and the performance of real-time migration will also deteriorate with the increase of delay. Because the delay increases with the increase of transmission distance, in order to ensure the performance of real-time migration, real-time migration of wide area network needs to overcome the influence of long delay on its data transmission rate. Finally, a real-time migration acceleration system LMAS. is designed and implemented in this paper. The system uses a pair of transparent proxy servers to accelerate the data transmission of virtual machine real-time migration, which means that LMAS is completely independent of virtual machine monitor. LMAS gateway tunnel is divided into control channel and data channel. Among them, the data channel uses parallel TCP as the data transmission method. The test results show that LMAS supports the acceleration of real-time migration, including VMware VMotion and Citrix XenMotion, on 1Gbps and 10Gbps long-distance links, and does not need to make any changes to the virtual machine monitor. In addition, the data encryption function provided by LMAS can also ensure the security of virtual machine in the process of real-time migration.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP393.2;TP302

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本文編號(hào)：2474534