精通Xen虚拟机迁移技术

一、迁移的准备工作
　　在进行迁移之前，有一些准备工作要做，主要是目的主机和源主机及其网络方面。下面分别加以介绍。
　　首先，在源主机和目的主机方面，两者必须都运行有Xen和xend守护进程。必须确保目的主机具有足够的磁盘空间、内存容量和资源，以供迁移后的domain运行之用。此外，源主机和目的主机还必须具有相同的体系结构和虚拟化扩展，例如，如果源主机使用的是具有虚拟化扩展的x86-64体系结构的话，目的主机也必须如此。之所以这样做，是为了防止由于内核和用户库使用的指令集不匹配而导致domain迁移之后无法正常工作的情况。
　　其次，在网络方面，要求源主机和目的主机还必须位于同一子网上。迁移domain时，如果目的地结点位于不同的子网上，那么迁移将会失败，因为该domain的MAC和IP地址也随之迁移。如您运行了防火墙，你可能需要创建相应的iptables规则来准许迁入连接。
　　再者，迁移时，xend守护进程会中止domain在源主机上的运行，接着将其复制到目的主机，然后重新启动该domain 。默认时，xend守护进程从本机接受迁移请求。为了使迁移目标接受来自远程主机的迁入请求，您必须修改目的主机在/etc/xend-config.sxp文件中的xen-relocation-hosts-allow 参数。因为没有提供认证，所以为安全起见您必须限定允许迁移的主机。
　　下面，我们开始介绍用于迁移domain的第一种方法：存储还原法。
　　二、存储还原迁移法
　　存储还原法的过程是这样的：首先，将一个domain的当前运行状态保存到硬盘上的一个文件中，然后，Xend 再利用该文件实现对该domain原状态的还原。其实这与便携式计算机的休眠功能非常相像：休眠时，便携式计算机会保存硬盘状态的映像，然后自动关机。退出休眠时，它会使用保存的磁盘映象将系统还原到之前的运行状态。
　　本节中，我们为读者介绍如何将一个运行中的domain 保存为一个文件，之后再用它将domain还原到之前的工作状态，至于在哪里还原，既可以在同一个服务器上，也可以在之外的Xen 服务器上。但在将domain 保存成映像文件之前，一定要腾出足以存放该文件的磁盘空间来。
　　操作过程
　　好了，下面开始介绍在Xen 服务器上迁移Domain的具体操作步骤。具体要做的是：创建一个Debian domain ，然后将它的状态保存到一个文件，该文件将用于还原这个Debian domain。
　　1、创建Debian guest domain ：
　　# xm create debian_etch_domU.cfg –c
　　2、检查该domain的运行是否正常。因为我们给上述的xm 命令提供了-c参数，这将在当前控制台中启动客户机Domain。但是要想检查该Domain是否已经启动，就必须使用另外一个控制台会话。
　　3、我们将要把这个Domain的当前状态保存到/xen-saved-images 目录，当然也可以保存到您选择的其他目录：
　　# xm save 1 /xen-saved-images/etch.save
　　4、保存的Domain会从当前运行的Domain列表中删除，我们可以用xm 命令列出眼下运行的Domain，看看它有没有被删掉。
　　5、从文件还原保存的Domain：
　　# xm restore /xen-saved-images/etch.save
　　6、再次执行xm 命令，我们将看到，还原后的Domain又回到当前Domain列表中了。
　　相关说明
　　把工作中的Domain的运行状态保存到一个磁盘文件的时候，文件没有经过任何形式的加密，所以恶意用户只要能够访问保存映像文件目录，就能对这些映像做手脚。因此，确保对存放这些映像的文件夹的访问的安全就显得格外重要。
　　一个Domain的运行状态就是该Domain在被保存时刻的快照或者映像。所有运行中的进程的信息和状态都被存放到这个文件中。 查看该文件时，您会发现这是一个庞大的二进制文件，其大小等于该Domain被保存时所使用的内存量。 因为Xen Domain通常会运行一些企业应用程序，所以这个文件一般小不了，通常都在几GB左右。因此，你必须保证有足够的存储空间来存放这个文件。虽然本例将状态保持到了一个硬盘文件之上，但是您还可以将这个文件存放到一个足够大的网络文件夹上，甚至一个U盘上。将Domain保存到U盘的确不错，这样就可以随身携带，需要时还可以在不同的服务器上将其还原。
　　我们能够使用xm 命令加restore 选项来还原存储的Domain，这会再次启动该Domain，并将其还原至被保存时的状态。当使用存储还原法时，有一些事项需要时刻注意：因为Domain还原后的ID不同于其保存时刻的Domain ID，所以使用xm 查看还原后的Domain时，一定要注意ID 的变化。虽然Domain被恢复到了原先的状态（被存储时刻的状态），却不能自动连接到该domain的控制台，相反，我们必须显式的运行xm 命令才能连接到控制台。
　　虽然这种迁移Domain的方式简单易行，但是一定要注意，由于Domain在保存时就已经从活动Domain中删除，所以运行于该Domain上的各种服务也就无法使用或访问了。如果您对于这种业务中断情况无法接受，那么就应该考虑采用在下一节中介绍的Xen 的动态迁移特性。
　　三、动态迁移法
　　上面，我们介绍了在Xen 服务器上迁移Domain时的存储还原法。虽然这种方法很简单，但是如果您的服务器上有不许中断的关键业务，或者您想最小化业务中断时间，那么您还是不能采用这种迁移方法。这时，Xen还为我们提供了一种强大的功能就派上用场了，它就是动态迁移法。它能让Domain在运行期间，以最小的服务中断为代价，将Domain迁移到另外的Xen 服务器上。
　　使用Xen动态迁移可谓好处多多，先将其主要优点列举如下：
　　•Xen的动态迁移随同诸如heartbeat之类的高可用性解决方案一起使用，能给我们带来一个“永不抛锚”的系统。最新版本的Enterprise SuSe Linux Server 和Red Hat Enterprise Linux 也是利用Xen来提供各种高可用性解决方案的。您可以轻而易举的满足各种服务的苛刻要求，同时还能保证所有关键商业服务不会出现中断。
　　•它使我们能够以“治未病”方式来维护寄放虚拟机的物理服务器。您可以监视服务器，然后通过转移系统来即时解决潜在的和可疑的问题。
　　•它使得在多个服务器之间实现负载均衡成为可能，使我们能够更好地利用企业中的所有计算资源，使其利用情况达到最佳状态。需要注意的是，Xen的开源版本目前还不支持在dom0上感应到故障时自动进行动态迁移的功能。
　　•它使得在需要时向系统配置添加计算能力变得更加轻松。
　　•您可以根据需要更换硬件，而无需中断运行在该硬件上的服务。
　　只知道动态迁移的好处还不够，现在介绍一下具体的使用方法。
　　具体操作
　　首先对动态迁移时涉及到的服务器做一下介绍，它们是：
　　•hostA ：一个linux NFS 服务器，通过网络为XenDomain提供存储空间。
　　•hostB ：一个Xen主机服务器，它使用NFS导出的目录运行一个客户机Domain：Ubuntu Fuwa 。
　　•hostC ：一个Xen主机服务器，它是来自hostB 服务器的客户机Domain 即Ubuntu Fuwa 的迁移目的地。
　　下图向我们展示了具体配置情况：
 
　　⒈ 动态迁移要求共享存储器。现实中，除了第一节所提要求外，对网速的最低要求是100MB。为了共享存储器，我们将在我们在上图顶部的Xen主机上建立一个NFS服务器，欲迁移的Domain使用的就是NFS 服务器上的共享存储器空间。
　　⒉ 编辑/etc /exports 文件，加入下面一行来导出存储器目录：
　　# /xen-storage *(r，sync，no_root_squash)
　　⒊ 保存文件，并重启NFS 服务器。将NFS 服务器添加到该服务器的服务中，并设为系统重启时运行：
　　# service nfs startchkconfig nfs on
　　⒋ 我们将建立两个Xen 服务器，并让他们使用NFS 服务器提供的存储器。为了挂载导出目录，需要为两个Xen 服务器都添加安装点：
　　# mount hostB:/xen-storage
　　#- mount hostC:/xen-storage
　　⒌ 修改Xend配置文件，以允许动态迁移。编辑/etc/xen/xend-config.sxp 文件，并确保以下两行没有被注释掉：
　　(xend-relocation-port 8002)
　　(xend-relocation-address '')
　　其作用是启动Xen 守护进程，以侦听和响应动态迁移的各种请求。
　　⒍ 建立一个运行在NFS 服务器存储器上的Xen Domain，并在hostB上启动该客户机Domain。并让该客户机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 现在，我们有了一个运行于hostB的客户机Domain，它使用NFS 导出的目录进行存储。我们可以在hostB上运行下列命令来检查该Domain的运行是否正常：
　　⒏ 接下来，我们将这个客户机Domain动态迁移至hostC 服务器，为此可能需要几分钟的时间。如果迁移失败，会在控制台显示一个指示失败的消息。
　　# xm migrate --live ubuntu_fuwa_nfs_domU hostC
　　⒐ 以上就是将正在运行的Domain动态迁移至另一个Xen 服务器的全部工作！现在使用xm命令来显示当前运行于hostB 和hostC 这两个服务器上的Domain，您将发现，所迁移的Domain目前只能在hostC 服务器上找到，列出的正在hostB服务器上运行的Domain中已经找不到被迁移的Domain的影子了。
　　相关说明
　　动态迁移就是在“带电”情况下，将一个虚拟机从一个物理主机移动到另一个物理主机的过程。该过程不会对最终用户造成明显的影响，从而使得管理员能够在不影响用户正常使用的情况下，对物理服务器进行离线维修或者升级。
　　需要注意的是，要想改变Domain的运行地点，必须修改默认的Xend配置文件。此外，要使所做的修改在主机上生效，必须重新启动Xen 服务器所在的主机。 我们需要修改以下配置：
　　•Xend-relocation-server ：该标志用于启用/取消服务器迁移功能。默认时，该标志设为no ，即不允许改变服务器的位置。在迁移过程中，Domain虚拟内存将变成未经任何加密的原始形式。所以，在不可信的网络上启用该选项时一定要倍加小心。
　　•Xend-relocation-port ：xend守护进程通过该端口进行迁移。这个端口的缺省值是8002。
　　另外，还有两个无需修改的参数，当在企业部署环境进行迁移时也要注意一下：
　　•Xend-relocation-address ：该标志将Domain的迁移限制到特定的接口上。指定的地址是侦听用于Domain迁移的入局连接的接口地址。只有启用xend-relocation-server参数后，才会用到这个标志。
　　•Xend-relocation-hosts-allow：这个标志定义了允许跟迁移端口进行通信的主机。其值为一个由空格分隔的正则表达式序列。如果该值为空，那么将允许全部输入连接，否则，该值要么与一个IP地址相匹配，要么与一个完整域名相匹配。
　　事实上，从hostB到hostC的迁移过程，是分为多个阶段进行的，如下所示：
　　第一阶段：迁移之前。
　　这时，Fuwa Domain运行于hostB，并且是一个活动的Domain。
　　第二阶段：预定。
　　在hostB上发出一个迁移请求，然后检查和确认在hostC上可用的资源。然后，Xend在hostC上按照所需的尺寸准备一个VM容器。如果Xend无法在hostC上获得所需的资源，那么一切就此结束。该Domain依旧运行在hostB上，就像什么事情也没发生一样，此次迁移尝试就此放弃。
　　第三阶段：重复预拷贝。
　　先将所有内存页面从hostB传送到hostC，然后继续传输在先前传送过程中发生变化的页面。最终，所以页面都被拷贝到hostC。
　　到第三阶段为止，Fuwa Domain仍然正常运行于hostC之上。
　　第四阶段：中止并拷贝。
　　在hostB上运行着的Domain被挂起，其所有网络流量也被重定向至hostC。这个阶段结束后，除了在hostB上有一个挂起的Domain外，hostB上还有了这个被挂起的Domain的副本。这时，hostB上被挂起的Domain还可以作为原始副本，万一这一步失败，它还能在hostB上恢复运行。
　　第五阶段：交付。
　　如果这一步没有错误或失败的话，hostC会向hostB发送一个指示信息，指出它已经拥有了一个跟hostB完全一致的Domain映像。现在，hostB将从它的Xen 服务器中删除该Domain。从这时起，hostC将成为这个Domain的第一宿主机。
　　在第四阶段至第五阶段期间，Fuwa Domain处于停机状态。
　　第六阶段：激活。
　　在hostC上激活被迁移的Domain。该Domain内部的全部设备驱动程序现在关联至新的机器上。至此，Fuwa Domain又在hostC上复活了。
　　这些步骤都是在幕后进行的，正是这一系列默默无闻的操作，才使得迁移能够如此平稳的和无缝的过渡！
　　四、结束语
　　本章我们研究了迁移Xen客户机Domain的两种方式：存储还原法和动态迁移法。前一种方法类似便携式计算机的深度休眠，它先将捕获的domain运行状态作为映像存放在磁盘上，之后再用该映像对这个domain 进行还原。后一种方式以最少的中断和停机时间来动态改变处于运行状态中的domain的运行位置。综合使用这两种迁移方法，定能使虚拟化技术的功效更上一层楼。