虚拟机持续在线迁移的数据备份方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种虚拟机持续在线迁移的数据备份方法及装置，该方法包括：根据主虚拟机实例的运行对主宿主机上的虚拟机内存数据以及网络存储器中的虚拟磁盘镜像文件中的数据块进行更新操作，并将更新后的虚拟机内存数据发送到备份宿主机；暂停运行主虚拟机实例，通过锁定操作对虚拟磁盘镜像文件中数据块的状态进行锁定，获得虚拟磁盘镜像文件的轻量级快照，并恢复运行主虚拟机实例，其中，虚拟磁盘镜像文件用于备份宿主机进行回滚操作。通过上述处理，根据本发明专利技术实施例的轻量级快照仅需占用极少的存储空间，此外本发明专利技术实施例的技术方案不需要传输大量的数据，能够快速创建轻量级快照，提高虚拟机的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及虛拟机在线迁移
，尤其涉及一种虚拟机持续在线迁 移的数据备份方法、主宿主机、备份宿主机、以及虚拟机持续在线迁移系统。
技术介绍
在现有技术中，虚拟机是在计算机操作系统之上构建一个虚拟化层， 能够为应用程序提供良好的封装性、隔离性、透明性、以及可管理性。虚 拟机的迁移是指运行中的操作系统实例能够在不同的物理主机之间转移， 并且在迁移过程中操作系统及其上运行的应用与服务能够持续运行而不 被中断。操作人员无需关系操作系统上运行的众多应用程序的细节，极大 地方便了管理操作。目前，虚拟机迁移分为两种，分别为常规迁移和在线 迁移，其中，在线迁移是指保持虚拟机中封装的应用程序运行的前提下， 同时对系统进行迁移，切换虚拟机运行的硬件平台。通过虚拟机的在线迁 移特性，能够降低底层硬件故障对虚拟环境的影响。这使得虚拟机逐步成 为构建高可用系统的重要工具。目前，基于虚拟机技术的高可用系统主要包括以下几种 (1)基于磁盘拷贝的持续在线迁移这种方式进一步扩展了在线迁 移的方式，考虑到当故障发生时，需要将虚拟机的状态回滚到稍早的一个 一致性版本，而网络存储器(Network Attached Storage;以下简称NAS ) 中的虚拟磁盘镜像文件无法随虚拟机的内存状态回滚，该方式提出了一种 基于磁盘拷贝的持续迁移方案。在这种方案中，主宿主机和备份宿主机各 自拥有独立的虚拟磁盘镜像文件；当虚拟机向虚拟磁盘镜像文件写入数据 时，虚拟机的磁盘驱动程序在将数据写入虚拟磁盘镜像文件本身的同时，将数据通过网络同步地传送到备份宿主机，并且在一次在线迁移完成之 后，由备份宿主机将本次在线迁移期间产生的磁盘状态变化增量写入备份 宿主机的虚拟磁盘镜像文件，从而保证当发生硬件故障导致虛拟机回滚 时，备份宿主机上的虚拟机内存状态和虚拟》兹盘镜像文件的状态满足一致 性。但是，由于虚拟磁盘镜像文件积较大，传输时对网络带宽的要求较高， 且传输时间较长。(2) 基于快照(Snapshot)的持续在线迁移现有的快照机制能够在 虚拟机的虚拟磁盘镜像文件中创建一个或多个快照。在某 一 时刻为虚拟磁 盘镜像文件创建快照之后，这一时刻之前的磁盘状态(即，虚拟磁盘镜像 文件中数据块的状态)将被保留，后续的写磁盘操作不会导致该时刻之前 的磁盘状态的丟失。而将虚拟机磁盘恢复到某一快照，则表示使用该历史 快照中保存的磁盘状态替换现有的磁盘状态，从而将磁盘数据回滚到快照 所代表的历史时刻。该方案即利用了虚拟磁盘的快照机制，在完成一次虚 拟机在线迁移之后，为虚拟磁盘创建一个快照；当主宿主机发生故障导致 备4分宿主才几回滚虚拟才几状态时，将虚拟》兹盘同步地回滚到相应快照对应的 状态。由于持续在线迁移要求在较短(数秒或数十毫秒)的时间间隔内连 续不断地将虚拟机的状态迁移至备份虚拟机，这就要求能够在较短的时间 内创建、删除快照，并且当发生故障，需要在备份宿主机上启动备份虚拟 机时，需要在较短的时间内将磁盘恢复为稍早的快照状态。然而，由于现 有的快照技术由于需要跟踪每一个区块的引用次数，因此创建、删除和恢 复快照的时间较长，并且，持续地创建快照会导致虚拟磁盘镜像文件的体 积持续增大，对于需要长时间运行的计算机系统而言，其空间开销难以满 足要求。(3) 基于事件的持续在线迁移在这种方案中，如果能够在对磁盘 的访问操作发生时触发对虚拟机状态的备份，并且在备份完成之后再进行 对磁盘的访问操作，则能够保证当虚拟机发生故障回滚时，相同的磁盘操6作会以相同的方式回放，并且得到一致的结果，从而解决持续在线迁移过 程中的一致性问题。这种方案的问题在于对磁盘的访问操作非常频繁，因 此，这种方式会以较高的频率触发虚拟机的备份操作，并且导致虛拟机中 断正常执行等待备份完成，因此对虚拟机性能的影响较大。如上所述，持续在线迁移技术是利用虛拟机构建高可用系统的核心技 术之一，而保证虚拟机发生故障而回滚后，虚拟机磁盘与内存状态的一致 性则是实现持续在线迁移的基础。目前，保持虚拟机磁盘状态一致性的技术尚不完善，仍存在诸多问题1、基于磁盘拷贝的持续在线迁移机制需 要传输大容量的虛拟磁盘数据，对网络带宽影响较大，且传输速度较慢； 2、基于快照的持续在线迁移机制需要在创建、删除、回滚磁盘快照时消 耗大量的时间和存储空间；3、基于事件的持续在线迁移机制会阻塞虚拟 机对磁盘设备的访问，对虚拟机的性能影响较大。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种虚拟机持续在线迁移的数据备份方法及装置，用 以解决现有技术中磁盘快照需要占用大量存储空间的缺陷，实现在虚拟机持 续在线迁移过程中使用占用较小存储空间的轻量级快照。本专利技术实施例提供一种虚拟机持续在线迁移的数据备份方法，包括根虚拟磁盘镜像文件中的数据块进行更新操作，并将更新后的虛拟机内存数据 发送到备份宿主机；暂停运行主虚拟机实例，通过锁定操作对虚拟磁盘镜像 文件中数据块的状态进行锁定，获得虚拟磁盘镜像文件的轻量级快照，并恢 复运行主虚拟机实例，其中，虚拟^磁盘镜像文件用于备份宿主机进行回滚操 作。本专利技术实施例提供一种主宿主机，包括更新模块，用于根据主虚拟机 实例的运行对虚拟机内存数据以及网络存储器中的虚拟磁盘镜像文件中的数 据块进行更新操作；发送模块，用于将更新后的虚拟机内存数据发送到备份宿主机；锁定模块，用于暂停运行主虚拟机实例，通过锁定操作对虚拟磁盘 镜像文件中数据块的状态进行锁定，获得虛拟磁盘镜像文件的轻量级快照， 并恢复运行主虛拟机实例，其中，虛拟磁盘镜像文件用于备份宿主机进行回 滚操作。本专利技术实施例提供一种备份宿主机，包括保存模块，用于保存主宿主 机发送的虚拟机内存数据；回滚才莫块，用于在主虚拟机实例不能继续运行的 情况下，根据轻量级快照通过回滚操作将虛拟磁盘镜像文件恢复到与保存模 块保存的虚拟机内存数据 一致的状态；运行模块，用于根据回滚后的虚拟磁 盘镜像文件以及虚拟机内存数据运行备份虚拟机实例。本专利技术实施例提供一种虚拟机持续在线迁移系统，包括网络存储器、上 述实施例中的主宿主机、以及上述实施例中的名—分宿主机。本专利技术实施例的虚拟机持续在线迁移的数据备份方法及装置，通过锁定 操作锁定虚拟磁盘镜像文件中数据块的状态，获得虚拟磁盘镜像文件的轻量 级快照，由于该轻量级快照只需要占用很小的存储空间，能够避免存储空间 的浪费，此外，根据本专利技术实施例的技术方案不需要传输大量的虚拟磁盘镜 像文件数据，并且能够快速的创建轻量级快照，极大地提高了虛拟机的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的虚拟机持续在线迁移的数据备份方法的流程图2是本专利技术实施例的虚拟磁盘问镜像文件的结构示意图3是本专利技术实施例的状态转换的示意图4是本专利技术实施例的双确认操作的信令流程图；图5是本专利技术实施例的主宿主机进行持续在线迁移的详细处理的流程图6是本专利技术实施例的备份宿主机进行持续在线迁移的详细处理的流程图7是本专利技术实施例的主宿主机的结构示意图8是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟机持续在线迁移的数据备份方法，其特征在于，包括：　根据主虚拟机实例的运行对主宿主机上的虚拟机内存数据以及网络存储器中的虚拟磁盘镜像文件中的数据块进行更新操作，并将更新后的所述虚拟机内存数据发送到所述备份宿主机；　暂停运行 所述主虚拟机实例，通过锁定操作对所述虚拟磁盘镜像文件中数据块的状态进行锁定，获得所述虚拟磁盘镜像文件的轻量级快照，并恢复运行所述主虚拟机实例，其中，所述虚拟磁盘镜像文件用于所述备份宿主机进行回滚操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沃天宇，李沁，崔文超，钟亮，怀进鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]