【摘要】：隨著虛擬集群中虛擬機數(shù)目的增加,單個虛擬機的出錯往往會使得整個虛擬集群失效的概率也隨之增加。因此,提高虛擬集群的可靠性,為其提供容錯支持,在錯誤發(fā)生時保證程序運行的連續(xù)性和正確性是虛擬集群系統(tǒng)研究、發(fā)展、完善過程中必須要解決的一個重要問題。 多虛擬機協(xié)同檢查點容錯系統(tǒng)VirtCFT提供了一種對上層應用和整個操作系統(tǒng)具有透明性的,特別是針對擁有消息通信機制的虛擬集群環(huán)境的新的容錯解決方案。VirtCFT周期性地對各虛擬機進行協(xié)調(diào)同步,并通過避免網(wǎng)絡通信信道中間數(shù)據(jù)包對虛擬機檢查點狀態(tài)的影響來使得整個虛擬集群中的虛擬機在達到全局一致性狀態(tài)時做檢查點備份。VirtCFT以上述方式來保證虛擬集群出錯恢復時的正確性,在錯誤發(fā)生時能夠迅速檢測到錯誤的產(chǎn)生并執(zhí)行恢復操作,使得虛擬集群能夠保持正常運行。不同于傳統(tǒng)容錯技術(shù)需要修改應用和操作系統(tǒng)代碼,VirtCFT提供了一套對應用和操作系統(tǒng)完全透明的容錯平臺,其所有的控制命令以及功能模塊都在其所保護的虛擬機非特權(quán)域之下的虛擬層中實現(xiàn),因此,現(xiàn)有應用軟件或者操作系統(tǒng)不需要做出任何修改或調(diào)整的情況下就可以直接在該系統(tǒng)平臺上運行并獲得容錯保護。另外,VirtCFT結(jié)合內(nèi)存和IO虛擬化技術(shù),采用虛擬機檢查點增量式備份策略進行CPU、內(nèi)存、磁盤等狀態(tài)在內(nèi)的全系統(tǒng)狀態(tài)的冗余備份,同時對虛擬機網(wǎng)絡在特權(quán)域中進行集中式管理,在提供透明性的同時降低了虛擬集群容錯系統(tǒng)的運行時間開銷。 VirtCFT多虛擬機協(xié)同檢查點容錯系統(tǒng)基于Xen虛擬化平臺實現(xiàn)。采用Python編寫用戶層工具,采用C語言編寫內(nèi)核層功能模塊。功能測試表明:系統(tǒng)實現(xiàn)了虛擬機出錯后對虛擬集群的容錯恢復,并保證最終運行結(jié)果的正確性。對于計算密集型測試,提供透明性及通用性容錯所引入的運行時間開銷不超過30%。出錯恢復時間為4.51秒~ 5.46秒。
【圖文】：

圖 2.1 虛擬集群容錯場景圖在設計多虛擬機協(xié)同檢查點容錯系統(tǒng)的過程中，最重要的一項參數(shù)即是要保證恢復后運行結(jié)果的正確性。虛擬機之間的消息交互會使得對整個虛擬集群做檢查的過程中產(chǎn)生一致性問題。為此，在對整個虛擬集群建立檢查點的時候，一定要慮虛擬機之間的協(xié)調(diào)同步并保證所有虛擬機檢查點備份鏡像所組成的狀態(tài)是全局致性的。Chandy 和 Lamport[27]給出了關(guān)于全局一致性檢查點的正式的解釋。概括來說，所謂一致性全局狀態(tài)就是指，所有虛擬機檢查點中不含有這樣的一個信息，在某個檢查點中是記錄被接收了，可是卻找不到一個包含記錄它被發(fā)送的檢查點�；謴偷酱藸顟B(tài)并從它繼續(xù)執(zhí)行，后續(xù)執(zhí)行過程將與它之前的執(zhí)行過程組成一個合的執(zhí)行全過程。在由虛擬機所組成的虛擬集群網(wǎng)絡環(huán)境中，，若只是對單個虛擬機別做檢查點備份，那么是可能引起全局狀態(tài)的不一致性的，這是由通信通道中消記錄的錯誤順序或者狀態(tài)丟失造成的。與一致性全局狀態(tài)對應，在虛擬集群環(huán)境下，如果對每個虛擬機做檢查點所組

圖 2.1 Xen 體系結(jié)構(gòu)在 Xen 中，Xen Hypervisor 是一個介于操作系統(tǒng)和硬件之間的軟件層，它擬機之間進行 CPU 調(diào)度和內(nèi)存分配。Xen Hypervisor 不僅抽象出了硬件制虛擬機的執(zhí)行，它為其上運行的所有虛擬機提供了一個共享的處理環(huán)境rvisor 并不會直接處理網(wǎng)絡、存儲設備、視頻以及其他 I/O。實際的硬件是在 Xen 所附帶的特殊控制域 Domain0 中。Domain 0 是一個修改過的 L是唯一運行在 Xen Hypervisor 之上的特權(quán)虛擬機，它擁有直接訪問物理 I/限，同時負責和系統(tǒng)上運行的其他虛擬機進行交互。Domain 0 中包含兩個后端驅(qū)動和塊設備后端驅(qū)動，分別負責處理來自非特權(quán)域 Domain U 的網(wǎng)盤請求。網(wǎng)絡后端驅(qū)動直接和本地網(wǎng)絡硬件進行通信以處理所有來自 Do戶操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡請求。塊設備后端驅(qū)動和本地存儲設備進行通信以處ain U 的讀寫請求，所以可見，對虛擬機的具體網(wǎng)絡和磁盤請求的處理最 Domain0 中的。除此之外，Xen 在 Domain0 的用戶空間還提供了一系列控制工具（Linux 守護程序）。這些服務運行在 Domain 0 中，支持對虛擬
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TP302.8

【相似文獻】

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9 歐陽s

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