本發(fā)明涉及計算機領域內(nèi)云計算環(huán)境下虛擬機的跨數(shù)據(jù)中心遷移技術，具體涉及一種云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法。
背景技術：
隨著企業(yè)信息化程度的提高，企業(yè)級數(shù)據(jù)中心的建設已經(jīng)成為當前行業(yè)信息化的新熱點。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務器、存儲、網(wǎng)絡的不斷增長和集中，為其管理運維帶來了更多的挑戰(zhàn)性問題。
目前隨著云計算技術的日益成熟，云計算技術已經(jīng)在軍事和經(jīng)濟領域得到了廣泛的應用，也被廣泛的應用在數(shù)據(jù)中心的建設中。通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心基礎設施的資源虛擬化，將應用、數(shù)據(jù)與物理資源在邏輯管理上相互分離，IT部門可以更加有效地、應變更加迅速地和更加靈活地提供和維護數(shù)據(jù)中心的服務，業(yè)務部門也可以更加專注于應用和數(shù)據(jù)的服務。總的來說通過數(shù)據(jù)中心虛擬化可以IT部門實現(xiàn)下列優(yōu)勢奠定基礎：①降低總體擁有成本(TCO)：數(shù)據(jù)中心虛擬化可以幫助IT部門提高設備利用率和能源利用的有效性，提升運營效率，以及降低投資開支。②提高永續(xù)性：數(shù)據(jù)中心虛擬化所提供的抽象能力有助于在不中斷正常業(yè)務的情況下進行預先安排的停機維護，以及更加迅速地從意外斷網(wǎng)事故中恢復。③提高靈活性：因為IT部門不會受到服務和物理硬件之間預定關系的限制，所以一個協(xié)調(diào)一致的虛擬化基礎設施可以迅速地滿足新的應用和服務需求。同時由于災備、辦公場所分散的原因，企業(yè)一般都會建設兩個或多個數(shù)據(jù)中心，不同的數(shù)據(jù)中心通過互聯(lián)網(wǎng)加密隧道進行數(shù)據(jù)傳輸。
為了方便適用數(shù)據(jù)中心的虛擬化資源，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部采用桌面虛擬化技術來保障用戶對虛擬資源的可用性?？傮w來說桌面虛擬化具有如下的優(yōu)勢：①更廣泛與簡化的終端設備支持。作為云計算的一種方式，由于所有的計算都在服務器上進行，不再要求高端的終端設備，終端設備的可選擇性更加廣泛，滿足不同的應用需求。②終端設備采購、維護成本大大降低。③集中管理、統(tǒng)一配置，使用安全。管理員可以在數(shù)據(jù)中心對所有桌面和應用進行統(tǒng)一配置和管理，如系統(tǒng)升級、應用安裝等，避免了由于終端分布造成的管理困難和成本高昂。但是其也帶來一定的不足，由于虛擬桌面是通過后臺的虛擬機提供計算能力，再通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)到前端展現(xiàn)，所以在性能上與傳統(tǒng)的PC機相比，具有明顯的差距，特別是網(wǎng)絡性能較差時。
為了解決虛擬桌面在網(wǎng)絡性能不佳時給應用帶來的限制，在單數(shù)據(jù)中心下，通常采用位置感知的虛擬機放置策略，使得用戶的虛擬機和虛擬桌面終端之間具有一定的網(wǎng)絡帶寬保障。但是在多數(shù)據(jù)中心運行環(huán)境中，如果虛擬機和虛擬桌面所處不同數(shù)據(jù)中心，則虛擬桌面在使用過程中，需要借助互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，極大的影響了虛擬桌面的用戶體驗。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題：針對現(xiàn)有技術的上述問題，提供一種不依賴于共享存儲的支持、虛擬桌面后端數(shù)據(jù)的讀寫不需要通過建立在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通道、容災備份的效率高、占用存儲空間小、備份速率快的云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：
一種云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法，步驟包括：
1)建立操作系統(tǒng)的鏡像庫，所述鏡像庫中存儲有創(chuàng)建虛擬機所需的操作系統(tǒng)鏡像；當用戶基于鏡像庫中的操作系統(tǒng)鏡像創(chuàng)建虛擬機實例時，將虛擬機實例的操作系統(tǒng)鏡像在本地數(shù)據(jù)中心的共享存儲上采用共用操作系統(tǒng)鏡像加獨立的增量文件的形式進行存儲；在任意一個源數(shù)據(jù)中心收到操作人員發(fā)送的將目標虛擬機從源數(shù)據(jù)中心遷移至目標數(shù)據(jù)中心的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移指令后，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2)；
2)源數(shù)據(jù)中心將目標虛擬機的信息向本地代理進行注冊，每一個數(shù)據(jù)中心的本地代理維護有跨數(shù)據(jù)中心待遷移虛擬機的信息記錄，所述信息記錄包括下述字段信息；
<image_id,user_id,instance_id,slocation,dlocation,data,flag>
其中，image_id為目標虛擬機的鏡像唯一標識符，user_id為系統(tǒng)中用戶的唯一標識符，instance_id為虛擬機實例的唯一標識符,slocation為源數(shù)據(jù)中心的標識符，dlocation為目標數(shù)據(jù)中心的標識符，data表示目標虛擬機的增量文件的壓縮數(shù)據(jù)，flag為數(shù)據(jù)同步狀態(tài)，flag為0表示同步未完成，flag為1表示數(shù)據(jù)同步完成；
3)源數(shù)據(jù)中心對本地代理注冊的信息記錄進行周期性掃描，如果某條信息記錄的dlocation字段與源數(shù)據(jù)中心的標識符不一致且flag值為0，則啟動數(shù)據(jù)遠程同步機制，將該條信息記錄同步至dlocation字段對應的目標數(shù)據(jù)中心的本地代理；同步完成后，源數(shù)據(jù)中心、目標數(shù)據(jù)中心分別將本地代理存儲的該信息記錄的flag值設置為1；
4)目標數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建新虛擬機實例，在目標數(shù)據(jù)中心的共享存儲上生成共用操作系統(tǒng)鏡像加獨立的增量文件，將本地代理存儲的信息記錄的data字段進行解壓縮得到目標虛擬機的增量文件，并將目標虛擬機的增量文件替換新虛擬機實例的增量文件，然后重新啟動新虛擬機實例，完成目標虛擬機在目標數(shù)據(jù)中心的恢復；
5)目標數(shù)據(jù)中心的本地代理刪除所述信息記錄，并通知被刪除信息記錄中slocation字段對應的源數(shù)據(jù)中心的本地代理刪除對應的信息記錄。
優(yōu)選地，步驟1)中所述鏡像庫中每個操作系統(tǒng)鏡像通過<image_id,iamge_name,image_des,image_url>字段進行描述，其中image_id是操作系統(tǒng)鏡像的唯一標示，image_name為操作系統(tǒng)鏡像的名稱，image_des為操作系統(tǒng)鏡像的描述信息，image_url為操作系統(tǒng)鏡像的存儲位置。
優(yōu)選地，步驟1)中將虛擬機實例的操作系統(tǒng)鏡像在本地數(shù)據(jù)中心的共享存儲上采用共用操作系統(tǒng)鏡像加獨立的增量文件的形式進行存儲時，所有操作系統(tǒng)鏡像的存儲組織形式如下式所示；
上式中，base表示操作系統(tǒng)鏡像的共同部分內(nèi)容，inst11和inst12表示共用操作系統(tǒng)鏡像的兩個虛擬機實例的增量文件，inst21表示使用操作系統(tǒng)鏡像的虛擬機實例的增量文件。
本發(fā)明云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法將虛擬機實例的操作系統(tǒng)鏡像在本地數(shù)據(jù)中心的共享存儲上采用共用操作系統(tǒng)鏡像加獨立的增量文件的形式進行存儲，采用包含增量文件壓縮數(shù)據(jù)的信息記錄進行同步，極大地提高了虛擬機跨數(shù)據(jù)中心遷移的代價，該方法具有以下幾個優(yōu)勢：
1、本發(fā)明不依賴于共享存儲的支持。目前現(xiàn)有的虛擬遷移主要集中在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的在線遷移，在共享存儲的支持下，只需要遷移內(nèi)存數(shù)據(jù)即可完成虛擬機在不同物理服務器之間的遷移。在多數(shù)據(jù)中心、跨數(shù)據(jù)中心的虛擬機遷移中，目前還是借鑒在線遷移的思路，依賴于共享存儲的支持。
2、虛擬桌面后端數(shù)據(jù)的讀寫不需要通過建立在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通道、能夠提高桌面虛擬化的用戶體驗。由于網(wǎng)絡性能的關系，用戶可以借助虛擬桌面等產(chǎn)品使用本數(shù)據(jù)中心的虛擬資源，但是一旦由于業(yè)務等需要去其它地方辦公，即使采用現(xiàn)有的虛擬機遷移方法，后端數(shù)據(jù)的讀寫仍然需要通過建立在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通道，影響用戶的體驗。
3、本發(fā)明能夠提高容災備份的效率?，F(xiàn)有容災備份機制即使采用增量式備份在對虛擬機進行初次備份的時，仍然需要做一次全量備份，不僅極大的浪費的存儲空間，而且也降低了備份速率。本發(fā)明采用共用操作系統(tǒng)鏡像、獨立的增量文件相互分離的形式，占用存儲空間小，而且備份也只需要對增量文件進行備份，從而能夠提高容災備份的效率。
4、本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有的在線遷移技術為虛擬機跨數(shù)據(jù)中心在線遷移提供一種可能性。在本發(fā)明中提供了虛擬機跨數(shù)據(jù)中心的遷移，此遷移的局限性是虛擬機在遷移過程中需要停機。針對此局限性后續(xù)可以通過借鑒在線遷移過程中內(nèi)存同步技術，實現(xiàn)虛擬機跨數(shù)據(jù)中心在線遷移。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例方法的基本流程示意圖。
具體實施方式
下文將以麒麟云計算系統(tǒng)為例，對本發(fā)明云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法進行進一步的詳細說明。需要指出的是，本發(fā)明并不局限于任何具體的硬件平臺和操作系統(tǒng)，方法可以方便地移植到其它環(huán)境中，具有較廣泛的通用性。
如圖1所示，本實施例云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法的步驟包括：
1)設置虛擬機鏡像庫和虛擬機實例組織方式：建立操作系統(tǒng)的鏡像庫，所述鏡像庫中存儲有創(chuàng)建虛擬機所需的操作系統(tǒng)鏡像；當用戶基于鏡像庫中的操作系統(tǒng)鏡像創(chuàng)建虛擬機實例時，將虛擬機實例的操作系統(tǒng)鏡像在本地數(shù)據(jù)中心的共享存儲上采用共用操作系統(tǒng)鏡像加獨立的增量文件的形式進行存儲；在任意一個源數(shù)據(jù)中心收到操作人員發(fā)送的將目標虛擬機從源數(shù)據(jù)中心遷移至目標數(shù)據(jù)中心的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移指令后，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟2)。
本實施例中，步驟1)中所述鏡像庫中每個操作系統(tǒng)鏡像通過<image_id,iamge_name,image_des,image_url>字段進行描述，其中image_id是操作系統(tǒng)鏡像的唯一標示，image_name為操作系統(tǒng)鏡像的名稱(比如windows7、kylin64bit等)，image_des為操作系統(tǒng)鏡像的描述信息，image_url為操作系統(tǒng)鏡像的存儲位置；本實施例中，為了便于后期的虛擬機跨數(shù)據(jù)中心遷移，image_id采用鏡像的原文件的MD5值；且本實施例中各數(shù)據(jù)中心采用相同的鏡像庫，即所采用的操作系統(tǒng)均為統(tǒng)一提供的操作系統(tǒng)，基于此兩個數(shù)據(jù)中心同一個版本的操作系統(tǒng)則具有相同的image_id值。
本實施例中，步驟1)中將虛擬機實例的操作系統(tǒng)鏡像在本地數(shù)據(jù)中心的共享存儲上采用共用操作系統(tǒng)鏡像加獨立的增量文件的形式進行存儲時，所有操作系統(tǒng)鏡像的存儲組織形式如下式所示；
上式中，base表示操作系統(tǒng)鏡像的共同部分內(nèi)容，inst11和inst12表示共用操作系統(tǒng)鏡像的兩個虛擬機實例的增量文件，inst21表示使用操作系統(tǒng)鏡像的虛擬機實例的增量文件。inst11、inst12、inst21等為各自虛擬機實例獨有的增量文件，其名稱(以下標進行區(qū)別)與虛擬機實例的唯一標識符(instance_id)相同，一般而言一個10G大小的鏡像創(chuàng)建出來的虛擬機增量部分文件大小僅有200M左右(會隨著虛擬機使用過程中用戶程序的增加而增加)。例如本實施例中用戶創(chuàng)建三個虛擬機實例分別是instance11、instance12和instance21，其中instance11、instance12兩個虛擬機采用相同的操作系統(tǒng)鏡像創(chuàng)建，則在共享存儲中虛擬機文件按照共性base加各自的增量文件形式組織，即因此每次在創(chuàng)建虛擬機時，首先會在base中檢測是否存在相同鏡像的虛擬機實例，如果存在只需要為此虛擬機創(chuàng)建獨立的增量文件即可，否則需要同時創(chuàng)建base中的共性鏡像文件和獨立的增量文件。
2)虛擬機遷移預處理：源數(shù)據(jù)中心將目標虛擬機的信息向本地代理進行注冊，每一個數(shù)據(jù)中心的本地代理維護有跨數(shù)據(jù)中心待遷移虛擬機的信息記錄，所述信息記錄包括下述字段信息；
<image_id,user_id,instance_id,slocation,dlocation,data,flag>
其中，image_id為目標虛擬機的鏡像唯一標識符，user_id為系統(tǒng)中用戶的唯一標識符，instance_id為虛擬機實例的唯一標識符,slocation為源數(shù)據(jù)中心的標識符，dlocation為目標數(shù)據(jù)中心的標識符，data表示目標虛擬機的增量文件的壓縮數(shù)據(jù)(由instance_id對應的虛擬機實例在共享存儲中對應的增量文件壓縮得到)，flag為數(shù)據(jù)同步狀態(tài)，flag為0表示同步未完成，flag為1表示數(shù)據(jù)同步完成。系統(tǒng)接收到操作人員發(fā)送的虛擬機跨數(shù)據(jù)中心遷移指令后，對目標虛擬機的數(shù)據(jù)進行預處理，具體來說主要是執(zhí)行步驟2)將目標虛擬機相關信息向源數(shù)據(jù)中心的本地代理進行注冊。
3)跨數(shù)據(jù)中心虛擬機增量文件同步：源數(shù)據(jù)中心對本地代理注冊的信息記錄進行周期性掃描，如果某條信息記錄的dlocation字段與源數(shù)據(jù)中心的標識符不一致且flag值為0，則啟動數(shù)據(jù)遠程同步機制，將該條信息記錄同步至dlocation字段對應的目標數(shù)據(jù)中心的本地代理；同步完成后，源數(shù)據(jù)中心、目標數(shù)據(jù)中心分別將本地代理存儲的該信息記錄的flag值設置為1。步驟3)主要實現(xiàn)多數(shù)據(jù)中心代理之間的數(shù)據(jù)同步。每個中心代理通過對本代理存儲信息的周期性掃描，及時發(fā)現(xiàn)待遷移的虛擬機的數(shù)據(jù)，并和遠程數(shù)據(jù)中心代理之間進行數(shù)據(jù)同步。傳輸過程可以采用現(xiàn)有的具備斷點續(xù)傳等功能的文件同步工具等。
4)虛擬機跨數(shù)據(jù)中心遷移：目標數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建新虛擬機實例，在目標數(shù)據(jù)中心的共享存儲上生成共用操作系統(tǒng)鏡像加獨立的增量文件，將本地代理存儲的信息記錄的data字段進行解壓縮得到目標虛擬機的增量文件，并將目標虛擬機的增量文件替換新虛擬機實例的增量文件，然后重新啟動新虛擬機實例，完成目標虛擬機在目標數(shù)據(jù)中心的恢復。
本實施例中，目標數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建新虛擬機實例時，目標數(shù)據(jù)中心的本地代理周期性掃描所存儲的信息記錄，如果發(fā)現(xiàn)信息記錄中某條記錄的flag值為1且dlocation字段的值為本數(shù)據(jù)中心標示，則啟動創(chuàng)建虛擬機過程?；诓襟E1)中鏡像命名假設，創(chuàng)建虛擬機的過程中虛擬機所采用的操作系統(tǒng)鏡像唯一標識符為image_id。虛擬機創(chuàng)建成功后，在本中心的共享存儲上也會存在{base{imageid},instnew}兩個文件，其instnew為新虛擬機實例的增量文件。對所創(chuàng)建的新虛擬機實例的虛擬機狀態(tài)進行檢測，當虛擬機創(chuàng)建成功時，對創(chuàng)建成功的虛擬機增量文件進行替換，即將目標虛擬機的增量文件替換新虛擬機實例的增量文件instnew的文件內(nèi)容。文件替換成功后，通過系統(tǒng)虛擬化支持的rebuild工具對虛擬機進行重啟，完成整個虛擬機的恢復。
5)虛擬機遷移后處理：目標數(shù)據(jù)中心的本地代理刪除所述信息記錄，并通知被刪除信息記錄中slocation字段對應的源數(shù)據(jù)中心的本地代理刪除對應的信息記錄。
綜上所述，本實施例云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法不需要共享數(shù)據(jù)的支持，但是需要停機進行數(shù)據(jù)傳輸，需要較長的時間耗費，但是對于虛擬機伴隨人員的需求完全可以滿足要求。本實施例云計算環(huán)境下的跨數(shù)據(jù)中心虛擬機遷移方法還可以進一步可以配合現(xiàn)有的內(nèi)存狀態(tài)同步技術，在步驟4)恢復完成虛擬機后，可以和原始的虛擬機進行內(nèi)存數(shù)據(jù)同步，進一步降低虛擬機服務中斷時間。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。