利用虚拟机动态迁移技术整合虚拟和模拟环境
小型微型计算机系统ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＣｏｍｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍｓ２０１０年３月第３期饧ｆ３１Ｎｏ．３２０１０
利用虚拟机动态迁移技术整合虚拟和模拟环境
杨子夜，周逸勋，陈海波，臧斌宇
（复旦大学并行处理研究所，上海２００４３３）
Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｉｙｅｙａｎｇ＠ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ
摘要：系统虚拟化和模拟技术对当今计算机科学研究和相关产业有着重要的影响．整合虚拟和模拟环境，让运行在虚拟机中的操作系统获得更多重要的服务是一项具有挑战性和有意义的工作．由系统虚拟化提供的虚拟机动态迁移技术作进一步扩展后，可整合这两个计算环境．提出Ｒｏａｍ，一个支持在虚拟和模拟环境之间进行虚拟机动态迁移的框架．开发的Ｒｏａｍ原型系统实现了Ｌｉｎｕｘ虚拟机在Ｘｅｎ和纯Ｑｅｍｕ环境之间的动态迁移．相关性能测试表明Ｒｏａｍ是一个可行的虚拟机动态迁移方案，并且虚拟机的停机时间和整体迁移时间都在一个可接受的范围内．
关键词：虚拟；模拟；动态迁移；操作系统
中图分类号：ＴＰ３１６文献标识码：Ａ文章编号：１０００—１２２０（２０１０）０３－０４２３－０７
Ｒｏａｍ：ａＶＭＬｉｖｅＭｉｇｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＩｎｔｅｇｒａｔｉｎｇＶｉｒｔｕａｌｉｚｅｄａｎｄＥｍｕｌａｔｅｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｄａｙｓｙｓｔｅｍｖｉｒｔｕａＵｚａｆｉｏｎａｎｄ
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ｌ引言本文主要关注虚拟环境和模拟环境的整合．整合的目的
随着实际需求的变化和功能日益强大的硬件资源的出现，操作系统的运行环境也在不断的变化．我们把操作系统的运行环境划分为以下三种：原生环境，模拟环境和虚拟环境．完全由硬件提供的环境称为原生环境．过去的几十年中，大多数操作系统（以下简称ｏｓ）都直接运行在原生环境下，它们直接控制底层的硬件资源，诸如ＣＰＵ，内存和外部输入输出设备（以下简称ｔ／ｏ）．完全系统模拟技术的出现改变了这种单一情况，纯软件模拟技术不仅给上层ＯＳ提供了成熟的模拟环境，而且提供了细粒度的执行控制策略，给代码调试和分析以及错误数据追踪提供了极大的方便．具有代表性的模拟软件（以下简称Ｅｍｕｌａｔｏｒ）包括Ｓｉｍｉｃｓｕ引和Ｑｅｍｕｐｌ．近几年随着硬件资源的进一步增强，虚拟化技术再次成为研究的热点．系统虚拟化技术利用软件和硬件创建了一个和底层硬件同体系架构的虚拟环境．在虚拟环境下执行的ＯＳ，其性能损失可基本忽略．著名的系统虚拟化软件产品包括Ｘｅｎ口。和ＫｖＭｆ９Ｊ。ＶｍｗａｒｅｅＳＸｓｅｒｖｅｒ［培３等．是利用两者各自的优势，给上层ＯＳ提供更多的重要服务．一方面，运行在虚拟环境下的ＯＳ性能较高，接近于同等原生环境下的ＯＳ．然而此环境下进行系统级的错误调试和错误数据追踪是比较困难的，因为虚拟环境不能提供细粒度的指令跟踪和控制．另外一方面，ＯＳ在模拟环境下，性能比较差．例如，在Ｑｅｍｕ＂ｏ环境下，ＯＳ的性能只相当于同等原生环境下的十分之一．但是此环境提供了细粒度的指令控制，给代码的调试和分析提供了极大的方便．为此我们提供了一个通用的虚拟机（以下简称ＶＭ）动态迁移框架，Ｒｏａｍ，来整合两种环境，以获得优势，避免劣势．Ｒｏａｍ可适用于以下的云计算场景中：后台的计算机服务集群为不同客户提供了定制的ＶＭ，以满足用户的需求．一旦检测到某个ＶＭ发生异常，总控制系统把ＶＭ迁移到模拟环境下，检测错误发生的原因．问题被定位和解决后，可把ＶＭ重新动态迁移回服务器继续提供服务．
作为系统虚拟化提供的一个重要特性，在不同计算节点之间动态迁移ＶＭＨ声Ｊ０’¨脚’的技术被广泛的应用于网络系
收稿日期：２００８．１１．１４收修改稿日期：２００９．１０－２３基金项日：国家“八六三”高技术研究发展计划项目（２００８ＡＡＯＩＺｌ３８）资助．作者简介：杨子夜．男，１９８４年牛，硕七研究生，研究方向为系统软件；周逸勋．男。１９８５年生，硕士研究生，研究方向为系统软件；陈海波。男，１９８２年生，博士，研究方向为系统软件；臧斌字，男，１９６５年生，博士生导师，研究方向为系统软件，并行处理与编译．
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