论文研究-基于混合迁移的OpenStack虚拟机在线迁移改进方案.pdf

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论文研究-基于混合迁移的OpenStack虚拟机在线迁移改进方案.pdf,  为了提高虚拟机备份(包括运行时状态、存储、配置)的效率,提高虚拟机运行的稳定性和平衡物理机的负载,提出一种基于混 合迁移的OpenStack云平台虚拟机在线迁移方案. 该方案对虚拟机迁移采取共享存储迁移和存储块迁移相互结合的方式,以平衡 OpenStack云平台虚拟机在线迁移速度及备份有效性.结果表明:所提出的混合
218 系统工程理论与实践 第34卷 证所有计算节点均可访问基本镜像 3.2虚拟机在线迁移在控制节点模块和计算节点模块的设计 本方案所设计的控制节点模块负责与计算节点模块的交 匚基本镜像目录及子文件 互,包括消息监听.状态处理,以及异常处理共3个部分组成 NFS访问 NFS访问 其架构如图4虚线框部分所示.消息监听来自计算节点的迁 …迁移…… 迁移 移过程进行分析,将迁移过程的消息进行提取,解析,封装,下 VM 发;如果迁移过程处于正过程,消息会转发到迁移状态处理 运行实例旧录及了文件][远行实例目录及了文件 部分保存状态,迁移成功之后写入数据库;如果迁移出现异常 计算节点(源丰机) 计算节点(目的丰机) 则由异常处理部分查询状态处理部分获得并计算撤销动作,最 后返回计算节点以撤销迁移动作 计算节点模块由消息监听、迁移管理和异常处理3个部 控制节点 分组成.其模块架构图如图5所示.计算节点包括源主机和目 的主机.源主机的消息监听鄙分监听来自控制节点的迁移情 数据库日志文件 况,主要是异常的处理,迁移管理鄙分则负责将需要迁移的数 据迁移到目的主机,而异常处理部分用于停止迁移以及接受控图; Openstack虚拟机在线迁移逻辑结构图 制节点的迁移撤销信息以进行撤销操作处理 共享数据 控制节点模块 计算节点模块 FS访问 访问 消息处理 数据迁移 迁移管理 迂移管理 迁移异常 本地汸问 本地访问 迁移正常进行 异常处理 迁移数据 迁移数据 异常处理 状态处理志记 消息监听 汪移成功 计算节点(源主机 计算节点(目的主机) 数据库 控制节点 图4虚拟机迁移控制节点架构图 图5虛拟机迁移计算节点架构图 4 OpenStack云平台虚拟机在线迁移改进方案核心模块的实现 在本文所设计的 OpenStack云平台虚拟机在线迁移改进方案中,核心模块包括控制节点模块,计算节点 迁移管理模块和计算节点异常处理模块. 4.1控制节点模块 控制节点模块主要控制整个迁移流程,其貝体实现主流程为: 1)接收系统管理员的迁移请求,请求参数包括源主机、目的主机以及目标虚拟机; 2)根据迁移请求向源主机迁移管理节点发送迁移命令,命令参数包括目的主机及目标虚拟机; 3)监听迁移管理节点的迁移状态,进行日志记录 4)根椐迁移管理节点反馈的迁移状态.若迁移异常,根据异常发生的地方,计算异常处理的步骤,通知 计算异常处理模块进行异常处理; 5)监听计算异常处理模块的计算状态,根据异常处理模块反馈的状态进行处理,如果异常处理失败,则 通知管理员进行手动修复 在上述第1)步中,可以根据需要实现负毂均衡及系统监控的方法,自动确定迁移触发条件以及日的主 机文献阒]研究并设计了关于虚拟机迁移触发策略以及目的主机定位条件的方案 42计算节点迁移管理模块 计算节点迁移管理模实现的是按顺序实现 Open Stack虚拟机在线冮移步骙.其具体步骤为: 增刊 何玫峻,等:基于混合迁移的 OpenStack虚拟机在线迁移改进方案 219 1)确定目的主机能够通过NFS服务器访问基本镜像; 2)同步源主机运行实例目录及其子文件至目的主机; 3)通过虚拟机眢理器寻找运行实例的网络定义,在目的主机上预先定义虚拟机网终配置; 4)迁移虚拟机内冇、迁移过程中循环检测虚拟机对于磁盘的写操作,同时将写操作同步至目的主机运行 实例目录的衍生镜像处; 5)删除虚拟机在源主机的运行实例目录及其子文件,以节省源主机存储空间 6)迁移完成通知控制节点修改 OpenStack数据库 43计算节点异常处理模块 由于 OpenStack虚拟机在线迁移是一个耗时的过程,期间可能由于网络传输,文件读写错误等造成异 常,所以需要异常处理模块进行处理.计算节点的异常处理模块主要针对迁移管理模块的每一步骤出现的异 常进行处理.由3.1节所提及到的迁移算法步骤中,当每一步出现异常时,处理模块都会通过调用异常处理 模块的相应函数进行处理.其中异常处運模块对于迁移管理模块对应的处理如下: 1)目的主机无法访问NFS服务器,这时终止江移操作,同时将异常原因通过控制模块写入日志; 2)终止迁移操作,删除目的主机对应虚拟机的运行实例目录及子文件 3)终止迁移操作,恢复虚拟在源主机的状态,删除目的主机对应虚拟机的运行实例目录及子文件,注销 目的主机对应虚拟机的网络定义; 4)继续迁移操作,虚拟机上的对应的源主机运行目录及其子文件不影响操作; 由于无法修改 OpenSτack数据库将导致 OpenStack管理及虚拟机管理岀错,这时需要由管理人员进行 手动数据库处理.文[10设计了关于 OpenStack自动处理异常系统的设计 5 OpenStack云平台虚拟机在线迁移改进方案的效果 实验环境:物理机器中,共有三台杋器,分别为控制节点,计算节点源主机和计算节点目的主机.控制节 点配置: Intel@ CoreT'Mi7-2600CPU3.40GHz×8,内存为116GB,磁盘大小为4380GB;计算节点源主机 配置: Intel R CoreTMi7-2600CPU3.40GHzx8,内存为11.6GB,磁盘大小为4380GB;计算节点目的主机 配置:Inel@ Corelli72600CPU@3.40GHzx8.内存为116GB,磁盘大小160.0GB. 虚拟机操作系统为 Ubuntu12.04,在 OpenStack的 favor配置为m1tiny(vCpu:1,Mem:512M),基本镜 像大小分别为5.00GB.600GB,7.00GB,8.00GB,9.00GB,10.00GB,1.00GB,12.00GB,13.00GB.虚拟机 管理器为Kvm.每个从虚拟机基本镜像衍生出来的镜像大小约为270MB 51与在线块迁移时问对比 与块迁移时间对比,由于两者的区别在于处理基本镜像方面,所以理论上混合迁移机制的在线迁移节约 的时间等于迁移基本镜像的时间 在上述实验环境下,对于每个基本镜像的迁移进行5次的迁移实验,并对其迁移时间取平均值,进行迁 移的时间对比如表1所示 表1在线迁移改进方案与原在线块迁移时间对比 基夲镜像大小(GB)同步基本镜像迁移方法时间(s)基于共亨基本镜像的混合迁移(s)迁移效率提高(%) 6.00 6554 103.6 7.00 759.4 1058 8.00 865.3 106.2 9.00 911.6 105.8 88.9 10.00 1045.1 108.6 11.00 1145.5 109.1 90.4 12.00 1240.8 112.7 9r 13.00 1352.7 1188 91.3 经过整理后,得到的折线图对比如图6所示 从实验结果,我们可以看出,对于 Openstack云平台采用在线迁移改进方案,能够较大程度地缔短虚拟 机在线迁移的时间,从而提高迁移效率 220 系统工程理论与实践 第34卷 52异常处理对比 目前 Open Stack在线迁移的步骤出错并未作出任何处理策略,仪简单地在数据库和日志中记录下迁移 的状态,进一步的处理需要通过人工干预的方式完成,效率较低.本文所涉及的系统融入了异常的处理模式, 可对迁移中的每类作出作出自动处理,实现了云计算自动化处理功能,提高了云计算的管理效率 采用上述实验环境,添加模拟异常事件.通过向进程控制的迁移进程发送信号触发异常处理模块,得到 表2的异常处理实验数据 1500 女同步基本镜像迂 表2迁移异常处理模块异常处理 起1000 移方法时间 模拟迁移过程 异常异常成功手动修 基于共享基本镜 出错原因 数处理次数复次数 500 像釣混合迁移 访问NFS服务器20 同步镜像 16 888888888 网络定义 内存迁移 423 20 基本镜像大小(GB) 刎除原主机镜像20 8 图6在线迁移改进方案与原在线块迁移时间对比 从表2实验结果可以看出,异常处理模块一定程度实现了虚拟机迁移失败的异常处理,减少了Open- Stack虚拟杋迁移失败的手动修复次数,提高云平台虚拟机迁移管理的效率及稳定性 总结 本文采用了混合迁移机制的 Openstack虚拟机在线迁移改进方案,同时在方案中跟踪以异常的方式对 虚拟机迁移失败的过程进行恢复,提高了 Open Stack的容错能力以及虚拟机迁移效率.本方案除了适用于 Opcn Stack,其思想也可以应用至其他需要采用虚拟机迁移的云平台上 参考文献 1 Wen X, Gu g, Li Q. 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    2019-09-20
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