Xen虛拟機遷移技術

一、遷移的準備工作

在進行遷移之前，有一些準備工作要做，主要是目的主機和源主機及其網絡方面。下面分别加以介紹。

首先，在源主機和目的主機方面，兩者必須都運作有Xen和xend守護程序。必須確定目的主機具有足夠的磁盤空間、記憶體容量和資源，以供遷移後的domain運作之用。此外，源主機和目的主機還必須具有相同的體系結構和虛拟化擴充，例如，如果源主機使用的是具有虛拟化擴充的x86-64體系結構的話，目的主機也必須如此。之是以這樣做，是為了防止由于核心和使用者庫使用的指令集不比對而導緻domain遷移之後無法正常工作的情況。

其次，在網絡方面，要求源主機和目的主機還必須位于同一子網上。遷移domain時，如果目的地結點位于不同的子網上，那麼遷移将會失敗，因為該domain的MAC和IP位址也随之遷移。如您運作了防火牆，你可能需要建立相應的iptables規則來準許遷入連接配接。

再者，遷移時，xend守護程序會中止domain在源主機上的運作，接着将其複制到目的主機，然後重新啟動該domain 。預設時，xend守護程序從本機接受遷移請求。為了使遷移目标接受來自遠端主機的遷入請求，您必須修改目的主機在/etc/xend-config.sxp檔案中的xen-relocation-hosts-allow 參數。因為沒有提供認證，是以為安全起見您必須限定允許遷移的主機。

下面，我們開始介紹用于遷移domain的第一種方法：存儲還原法。

二、存儲還原遷移法

存儲還原法的過程是這樣的：首先，将一個domain的目前運作狀态儲存到硬碟上的一個檔案中，然後，Xend 再利用該檔案實作對該domain原狀态的還原。其實這與便攜式計算機的休眠功能非常相像：休眠時，便攜式計算機會儲存硬碟狀态的映像，然後自動關機。退出休眠時，它會使用儲存的磁盤映象将系統還原到之前的運作狀态。

本節中，我們為讀者介紹如何将一個運作中的domain 儲存為一個檔案，之後再用它将domain還原到之前的工作狀态，至于在哪裡還原，既可以在同一個伺服器上，也可以在之外的Xen 伺服器上。但在将domain 儲存成映像檔案之前，一定要騰出足以存放該檔案的磁盤空間來。

操作過程

好了，下面開始介紹在Xen 伺服器上遷移Domain的具體操作步驟。具體要做的是：建立一個Debian domain ，然後将它的狀态儲存到一個檔案，該檔案将用于還原這個Debian domain。

1、建立Debian guest domain ：

# xm create debian_etch_domU.cfg –c

2、檢查該domain的運作是否正常。因為我們給上述的xm 指令提供了-c參數，這将在目前控制台中啟動客戶機Domain。但是要想檢查該Domain是否已經啟動，就必須使用另外一個控制台會話。

3、我們将要把這個Domain的目前狀态儲存到/xen-saved-images 目錄，當然也可以儲存到您選擇的其他目錄：

# xm save 1 /xen-saved-images/etch.save    源虛機被關閉

4、儲存的Domain會從目前運作的Domain清單中删除，我們可以用xm 指令列出眼下運作的Domain，看看它有沒有被删掉。

5、從檔案還原儲存的Domain：

# xm restore /xen-saved-images/etch.save

6、再次執行xm 指令，我們将看到，還原後的Domain又回到目前Domain清單中了。

相關說明

把工作中的Domain的運作狀态儲存到一個磁盤檔案的時候，檔案沒有經過任何形式的加密，是以惡意使用者隻要能夠通路儲存映像檔案目錄，就能對這些映像做手腳。是以，確定對存放這些映像的檔案夾的通路的安全就顯得格外重要。

一個Domain的運作狀态就是該Domain在被儲存時刻的快照或者映像。所有運作中的程序的資訊和狀态都被存放到這個檔案中。 檢視該檔案時，您會發現這是一個龐大的二進制檔案，其大小等于該Domain被儲存時所使用的記憶體量。 因為Xen Domain通常會運作一些企業應用程式，是以這個檔案一般小不了，通常都在幾GB左右。是以，你必須保證有足夠的存儲空間來存放這個檔案。雖然本例将狀态保持到了一個硬碟檔案之上，但是您還可以将這個檔案存放到一個足夠大的網絡檔案夾上，甚至一個U盤上。将Domain儲存到U盤的确不錯，這樣就可以随身攜帶，需要時還可以在不同的伺服器上将其還原。

我們能夠使用xm 指令加restore 選項來還原存儲的Domain，這會再次啟動該Domain，并将其還原至被儲存時的狀态。當使用存儲還原法時，有一些事項需要時刻注意：因為Domain還原後的ID不同于其儲存時刻的Domain ID，是以使用xm 檢視還原後的Domain時，一定要注意ID 的變化。雖然Domain被恢複到了原先的狀态（被存儲時刻的狀态），卻不能自動連接配接到該domain的控制台，相反，我們必須顯式的運作xm 指令才能連接配接到控制台。

雖然這種遷移Domain的方式簡單易行，但是一定要注意，由于Domain在儲存時就已經從活動Domain中删除，是以運作于該Domain上的各種服務也就無法使用或通路了。如果您對于這種業務中斷情況無法接受，那麼就應該考慮采用在下一節中介紹的Xen 的動态遷移特性

三、動态遷移法

上面，我們介紹了在Xen 伺服器上遷移Domain時的存儲還原法。雖然這種方法很簡單，但是如果您的伺服器上有不許中斷的關鍵業務，或者您想最小化業務中斷時間，那麼您還是不能采用這種遷移方法。

這時，Xen還為我們提供了一種強大的功能就派上用場了，它就是動态遷移法。它能讓Domain在運作期間，以最小的服務中斷為代價，将Domain遷移到另外的Xen 伺服器上。

使用Xen動态遷移可謂好處多多，先将其主要優點列舉如下：

·Xen的動态遷移随同諸如heartbeat之類的高可用性解決方案一起使用，能給我們帶來一個“永不抛錨”的系統。最新版本的Enterprise SuSe Linux Server 和Red Hat Enterprise Linux 也是利用Xen來提供各種高可用性解決方案的。您可以輕而易舉的滿足各種服務的苛刻要求，同時還能保證所有關鍵商業服務不會出現中斷。

·它使我們能夠以“治未病”方式來維護寄放虛拟機的實體伺服器。您可以監視伺服器，然後通過轉移系統來即時解決潛在的和可疑的問題。

·它使得在多個伺服器之間實作負載均衡成為可能，使我們能夠更好地利用企業中的所有計算資源，使其利用情況達到最佳狀态。需要注意的是，Xen的開源版本目前還不支援在dom0上感應到故障時自動進行動态遷移的功能。

·它使得在需要時向系統配置添加計算能力變得更加輕松。

·您可以根據需要更換硬體，而無需中斷運作在該硬體上的服務。

隻知道動态遷移的好處還不夠，現在介紹一下具體的使用方法。

  要求：

    1. 兩者必須都運作有Xen和xend守護程序

    2. 必須確定目的主機具有足夠的磁盤空間、記憶體容量和資源

    3. 源主機和目的主機還必須位于同一子網上

    4. 源主機和目的主機還必須具有相同的體系結構和虛拟化擴充

配置檔案：

[root@host1 ~]# vi /etc/xen/xend-config.sxp

(xend-relocation-server yes)

(xend-relocation-port 8002)

(xend-relocation-address '')

(xend-relocation-hosts- allow '')

再執行： /etc/init.d/xend restart 

具體操作

首先對動态遷移時涉及到的伺服器做一下介紹，它們是：

·hostA ：一個linux NFS 伺服器，通過網絡為XenDomain提供存儲空間。

·hostB ：一個Xen主機伺服器，它使用NFS導出的目錄運作一個客戶機Domain：Ubuntu Fuwa 。

·hostC ：一個Xen主機伺服器，它是來自hostB 伺服器的客戶機Domain 即Ubuntu Fuwa 的遷移目的地。

下圖向我們展示了具體配置情況

⒈ 動态遷移要求共享存儲器。現實中，除了第一節所提要求外，對網速的最低要求是100MB。為了共享存儲器，我們将在我們在上圖頂部的Xen主機上建立一個NFS伺服器，欲遷移的Domain使用的就是NFS 伺服器上的共享存儲器空間。

⒉ 編輯/etc /exports 檔案，加入下面一行來導出存儲器目錄：

# /xen-storage *(r，sync，no_root_squash)

⒊ 儲存檔案，并重新開機NFS 伺服器。将NFS 伺服器添加到該伺服器的服務中，并設為系統重新開機時運作：

# service nfs startchkconfig nfs on

⒋ 我們将建立兩個Xen 伺服器，并讓他們使用NFS 伺服器提供的存儲器。為了挂載導出目錄，需要為兩個Xen 伺服器都添加安裝點：

# mount hostB:/xen-storage 

#- mount hostC:/xen-storage

⒌ 修改Xend配置檔案，以允許動态遷移。編輯/etc/xen/xend-config.sxp 檔案，并確定以下兩行沒有被注釋掉：

(xend-relocation-port 8002) 

(xend-relocation-address '') 

其作用是啟動Xen 守護程序，以偵聽和響應動态遷移的各種請求。

⒍ 建立一個運作在NFS 伺服器存儲器上的Xen Domain，并在hostB上啟動該客戶機Domain。并讓該客戶機Domain使用以下配置：

cat > /home/pchaganti/xen-images/ubuntu_fuwa_nfs_domU.cfg << "EOF" 

kernel = "/boot/vmlinuz-2.6.16.38-xenU" 

memory = 256 

name = "ubuntu_fuwa_nfs_domU" 

vif = [ 'ip=192.168.1.111' ] 

nfs_server = '192.168.1.67' 

nfs_root = '/xen-storage' 

root = '/dev/nfs' 

EOF

⒎ 現在，我們有了一個運作于hostB的客戶機Domain，它使用NFS 導出的目錄進行存儲。我們可以在hostB上運作下列指令來檢查該Domain的運作是否正常：

⒏ 接下來，我們将這個客戶機Domain動态遷移至hostC 伺服器，為此可能需要幾分鐘的時間。如果遷移失敗，會在控制台顯示一個訓示失敗的消息。

# xm migrate --live ubuntu_fuwa_nfs_domU hostC

⒐ 以上就是将正在運作的Domain動态遷移至另一個Xen 伺服器的全部工作！現在使用xm指令來顯示目前運作于hostB 和hostC 這兩個伺服器上的Domain，您将發現，所遷移的Domain目前隻能在hostC 伺服器上找到，列出的正在hostB伺服器上運作的Domain中已經找不到被遷移的Domain的影子了。

動态遷移就是在“帶電”情況下，将一個虛拟機從一個實體主機移動到另一個實體主機的過程。該過程不會對最終使用者造成明顯的影響，進而使得管理者能夠在不影響使用者正常使用的情況下，對實體伺服器進行離線維修或者更新。

需要注意的是，要想改變Domain的運作地點，必須修改預設的Xend配置檔案。此外，要使所做的修改在主機上生效，必須重新啟動Xen 伺服器所在的主機。 我們需要修改以下配置：

·Xend-relocation-server ：該标志用于啟用/取消伺服器遷移功能。預設時，該标志設為no ，即不允許改變伺服器的位置。在遷移過程中，Domain虛拟記憶體将變成未經任何加密的原始形式。是以，在不可信的網絡上啟用該選項時一定要倍加小心。

·Xend-relocation-port ：xend守護程序通過該端口進行遷移。這個端口的預設值是8002。

另外，還有兩個無需修改的參數，當在企業部署環境進行遷移時也要注意一下：

·Xend-relocation-address ：該标志将Domain的遷移限制到特定的接口上。指定的位址是偵聽用于Domain遷移的入局連接配接的接口位址。隻有啟用xend-relocation-server參數後，才會用到這個标志。

·Xend-relocation-hosts-allow：這個标志定義了允許跟遷移端口進行通信的主機。其值為一個由空格分隔的正規表達式序列。如果該值為空，那麼将允許全部輸入連接配接，否則，該值要麼與一個IP位址相比對，要麼與一個完整域名相比對

事實上，從hostB到hostC的遷移過程，是分為多個階段進行的，如下所示：

第一階段：遷移之前。

這時，Fuwa Domain運作于hostB，并且是一個活動的Domain。

第二階段：預定。

在hostB上發出一個遷移請求，然後檢查和确認在hostC上可用的資源。然後，Xend在hostC上按照所需的尺寸準備一個VM容器。如果Xend無法在hostC上獲得所需的資源，那麼一切就此結束。該Domain依舊運作在hostB上，就像什麼事情也沒發生一樣，此次遷移嘗試就此放棄。

第三階段：重複預拷貝。

先将所有記憶體頁面從hostB傳送到hostC，然後繼續傳輸在先前傳送過程中發生變化的頁面。最終，是以頁面都被拷貝到hostC。

到第三階段為止，Fuwa Domain仍然正常運作于hostC之上。

第四階段：中止并拷貝。

在hostB上運作着的Domain被挂起，其所有網絡流量也被重定向至hostC。這個階段結束後，除了在hostB上有一個挂起的Domain外，hostB上還有了這個被挂起的Domain的副本。這時，hostB上被挂起的Domain還可以作為原始副本，萬一這一步失敗，它還能在hostB上恢複運作。

第五階段：傳遞。

如果這一步沒有錯誤或失敗的話，hostC會向hostB發送一個訓示資訊，指出它已經擁有了一個跟hostB完全一緻的Domain映像。現在，hostB将從它的Xen 伺服器中删除該Domain。從這時起，hostC将成為這個Domain的第一主控端。

在第四階段至第五階段期間，Fuwa Domain處于停機狀态。

第六階段：激活。

在hostC上激活被遷移的Domain。該Domain内部的全部裝置驅動程式現在關聯至新的機器上。至此，Fuwa Domain又在hostC上複活了。

這些步驟都是在幕後進行的，正是這一系列默默無聞的操作，才使得遷移能夠如此平穩的和無縫的過渡！

四、結束語

本章我們研究了遷移Xen客戶機Domain的兩種方式：存儲還原法和動态遷移法。前一種方法類似便攜式計算機的深度休眠，它先将捕獲的domain運作狀态作為映像存放在磁盤上，之後再用該映像對這個domain 進行還原。後一種方式以最少的中斷和停機時間來動态改變處于運作狀态中的domain的運作位置。綜合使用這兩種遷移方法，定能使虛拟化技術的功效更上一層樓

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