KVM动态迁移与性能优化
一、迁移概述
虚拟机的迁移是指在VMM（Virtual Machine Monitor）上运行的虚拟机系统，能够被转移到其它物理机上的VMM上运行
1.KVM迁移类型
静态迁移
静态迁移也叫做常规迁移、离线迁移（Offline Migration）就是在虚拟机关机的情况下从一台物理机迁移到另一台物理机；因为虚拟机的文件系统是建立在虚拟机镜像上，所以在虚拟机关机的情况下，只需要简单的迁移虚拟机镜像和相应的配置文件到外一台物理机上 如果要保存虚拟机迁移之前的状态，在迁移之前将虚拟机暂停，然后拷贝状态至目的主机，最后在目的主机重建虚拟状态，恢复执行 这种方式的迁移过程需要停止虚拟机的运行，从用户角度看，有明确的一段停机时间，这段时间虚拟机上的服务不可用，但这种迁移方式简单易用，适用于对可用性的要求不高的场合
共享存储的动态迁移
动态迁移（Live Migration）也叫做在线迁移（Online Migration）就在保证虚拟机上服务正常运行的同时，将一个虚拟机系统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 与静态迁移不同的是，为了保证迁移过程中虚拟机服务的可用，迁移过程仅有非常短暂的停机时间，迁移的前面阶段，服务在源主机的虚拟机上运行，当迁移进行到一定阶段，目的主机己经具备了运行虚拟机系统的必要资源，经过一个非常短暂的切换，源主机将控制权转移到目的主机，虚拟机系统在目的主机上继续运行 对于虚拟机服务本身而言，由于切换的时间非常短暂，用户感觉不到服务的中断，因而迁移过程对于用户来说是透明的，因此动态迁移适用于对虚拟机服务可用性要求很高的场合 目前主流的动态迁移工具，VMware的VMotion，Citrix的XenMotion，他们都依赖于物理机采用的共享存储，因而在迁移时只需要进行虚拟机系统内存执行状态的迁移，从而获得较好的迁移性能
图上中所示的动态迁移，为了缩短迁移时间，源主机和目的主机采用NFS共享存储；这样，动态迁移只需要考虑虚拟机系统内存执行状态的迁移，从而获得较好的性能
本地存储的动态迁移
动态迁移基于共享存储设备，为的是加速迁移的过程，尽量减少宕机时间，但是在某些情况下需要进行基于本地存储的虚拟机的动态迁移，这就需要存储块动态迁移技术，简称块迁移 比如某些服务器没有使用共享存储，而且迁移的频率很小，虚拟机上的服务对迁移时间的要求不严格，则可以使用存储块动态迁移技术；尽管共享存储能够提高和系统的稳定性，对于中小型企业仅仅为了加快迁移速度而配置昂责的存储设备，性价比不高 在集中式共享外部存储的环境下，基于共享存储的迁移技术在这种场合下会受到限制，虚拟机迁移到目的主机后，不能再访问其原有的外存设备 为拓宽动态迁移技术的应用范围，有必要实现一个包括虚拟机外存迁移在内的全系统动态迁移方案，使得在采用分散式本地存储的计算机集群环境下，仍然能够利用迁移技术转移虚拟机环境，并且保证迁移过程中虚拟机系统服务的可用性
上图相比较基于共享存储的动态迁移，数据块动态迁移需要同时迁移虚拟机磁盘镜像和虚拟机系统内存，延长了迁移时间，在迁移性能上会大打折扣
2.虚拟机管理工具
KVM仅仅是Linux内核的一个模块，管理和创建完整的KYM虚拟机，需要更多的辅助工具
- QEMU-KVM：QEMU是一个强大的虚拟化软件，它可以虚拟不同的CPU构架，比如说在X86的CPU上虚拟一个Power的CPU，并利用它编译出可运行在Power上的程序；KYM使用了QEMU的基于X86的部分，并稍加改造，形成可控制KVM内核模块的用户空间工具QEMU-KVM，所以Linux发行版中分为kernel部分的KVM内核模块和QEMU-KVM工具；这就是KYM和QEMU的关系
- libvirt、virsh、virt-manager：尽管QEMU-KVM工具可以创建和管理KVM虚拟机，但Red Hat依然为KVM开发了更多的辅助工具，比如libvirt、libguestfs等，原因是QEMU工具效率不高，不易于使用；libvirt是一套提供了多种语言接口的API，为各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口，不仅支持KVM，而且支持Xen等其他虚拟机；使用libvirt, 需要通过libvirt提供的函数连接到KVM或Xen宿主机，便可以用同样的命令控制不同的虚拟机；当然libvirt不仅提供了API，还自带一套基于文本的管理虚拟机的命令virsh，可以通过使用virsh命令来使用libvirt的全部功能；但最终用户更渴望的是图形用户界面，这就是virt-manager，他是一套用python编写的虚拟机管理图形界面，用户可以通过它直观地操作不同的虚拟机，virt-manager就是利用Iibvirt的API实现的
二、 案例：KVM静态迁移
| 主机 | 系统 | IP | 网卡 |
|---|---|---|---|
| 源主机 | Centos 7 64bit | 192.168.100.10 | vmnet1 |
| 目标主机 | Centos 7 64bit | 192.168.100.20 | vmnet1 |
1.环境准备（源主机）
- 构建KVM环境并且安装一台虚拟机，具体过程略，参见KVM架构与管理
2.环境准备（目标主机）
- 目标主机只需构建KVM环境即可，无需安装虚拟机。具体过程参见KVM架构与管理
静态迁移
源主机
迁移前，需将需要迁移虚拟机关机
[root@kvm-source ~]# virsh shutdown centos6.5
域 centos6.5 被关闭
[root@kvm-source ~]# virsh list --all
Id 名称 状态
----------------------------------------------------
2 centos6.5 running
[root@kvm-source ~]# scp /kvm/store/Centos6.5 192.168.100.20:/kvm/store/ //将源主机虚拟机磁盘镜像文件拷贝到目标主机的/kvm/store/目录下
[root@kvm-source ~]# scp /etc/libvirt/qemu/Centos6.5.xml [email protected]:/etc/libvirt/qemu/ //将源主机虚拟机XML配置文件拷贝到目标主机的/etc/libvirt/qemu/目录下
[root@kvm-source ~]# scp /kvm/iso/CentOS-6.7-x86_64-bin-DVD1.iso [email protected]:/kvm/iso/ //将源主机虚拟机镜像文件拷贝拷贝到目标主机的/kvm/iso/目录下
目标主机
[root@kvm-bak ~]# virsh define /etc/libvirt/qemu/Centos_6.5.xml //通过从源主机拷贝的配置文件，重新将Centos_6.7虚拟机添加到当前主机
[root@kvm-bak ~]# virsh list --all //验证是否成功添加虚拟机
[root@kvm-source ~]# virsh start Centos6.5
三、案例：KVM基于共享存储的动态迁移
迁移拓扑图
| 主机 | 系统 | IP | 网卡 |
|---|---|---|---|
| 源主机 | Centos 7 64bit | 192.168.100.10 | vmnet1 |
| 目标主机 | Centos 7 64bit | 192.168.100.20 | vmnet1 |
| NFS | Centos7 64bit | 192.168.100.30 | vmnet1 |
1.环境准备（NFS）
[root@nfs ~]# hostnamectl set-hostname NFS
[root@nfs ~]# systemctl disable firewalld &&systemctl stop firewalld
[root@nfs ~]# setenforce 0
[root@nfs ~]# vim /etc/hosts
192.168.100.10 KVM1
192.168.100.20 KVM2
192.168.100.30 NFS
安装NFS
[root@nfs ~]# yum -y install nfs-utils rpcbind //安装NFS软件包
[root@nfs ~]# systemctl enable nfs //开机自启nfs服务
[root@nfs ~]# systemctl enable rpcbin //开机自启rpcbind服务
配置NFS
[root@nfs ~]# vim /etc/exports
/kvm_share *(rw,sync,no_root_squash)
[root@nfs ~]# mkdir /kvm_share
[root@nfs ~]# systemctl start rpcbind //启动rpcbind服务
[root@nfs ~]# systemctl start nfs //启动nfs服务
[root@nfs ~]# showmount -e 192.168.100.30 //查看NFS共享信息
2.环境准备（源主机）
- 安装KVM基础环境以及网络桥接配置，略 参见KVM架构与管理
更改主机名，并且配置hosts信息
[root@kvm1 ~]# hostnamectl set-hostname KVM1
[root@kvm1 ~]# vim /etc/hosts
192.168.100.10 kVM1
192.168.100.20 KVM2
192.186.100.30 NFS
创建存储池（源主机）
[root@kvm1 ~]# mkdir -pv /kvm //新建磁盘存储挂载目录
[root@kvm1 ~]# virt-manager //运行虚拟机管理软件
双击QEMU/KVM，选择”存储选项卡”，然后单击”+”按钮新建存储池
根据提示输入存储池名称，如share_kvm，选择磁盘”Type”为netfs
指定NFS服务器参数，挂载到本地/kvm目录
新建存储卷（源主机）
新建卷
设置新建存储卷取名并指定卷最大容量与分配容量
新建虚拟机（源主机）
回到虚拟系统管理器后，选择”New”选项
指定新建虚拟机名称为”Centos_6.5”，并指定从本地或光盘中选择镜像安装系统(提前上传镜像文件)
选择从光盘中安装系统，并指定发行版和系统
指定新建虚拟机内核和CPU数值
选择使用存储位置
选择NFS共享存储卷
立即更改虚拟机配置
宿主机开机时自动启动该虚拟机
键盘布局为宿主机布局
开始引导安装系统（其余硬件调整和VMware使用差不多，这里不再阐述）
安装过程略。
2.环境准备（目标主机）
- 安装KVM基础环境以及网络桥接配置，略 参见KVM架构与管理
更改主机名，并且配置hosts信息
[root@kvm2 ~]# hostnamectl set-hostname KVM1
[root@kvm2 ~]# vim /etc/hosts
192.168.100.10 kVM1
192.168.100.20 KVM2
192.186.100.30 NFS
创建存储池（目标主机）
[root@kvm2 ~]# mkdir -pv /kvm //新建磁盘存储挂载目录
[root@kvm2 ~]# virt-manager //运行虚拟机管理软件
双击QEMU/KVM，选择”存储选项卡”，然后单击”+”按钮新建存储池
根据提示输入存储池名称，如share_kvm，选择磁盘”Type”为netfs
指定NFS服务器参数，挂载到本地/kvm目录
3.共享存储动态迁移
源主机
选择”File”连接目标主机
添加目标主机参数，并自动连接
输入目标主机root密码
连接完毕
选择需要迁移的虚拟机，选择”Migrate”迁移
指定要迁移到目标主机的地址
迁移中
现已将KVM虚拟机迁移到目标主机上
