Abstract
Virtual machine live migration is a method of moving virtual machine across hosts within a virtualized datacenter. It provides significant benefits for administrator to manage datacenter efficiently. It reduces service interruption by transferring the virtual machine without stopping at source. Transfer of large number of virtual machine memory pages results in long migration time as well as downtime, which also affects the overall system performance. This situation becomes unbearable when migration takes place over slower network or a long distance migration within a cloud. In this paper, precopy based virtual machine live migration method is thoroughly analyzed to trace out the issues responsible for its performance drops. In order to address these issues, this paper proposes three phase optimization (TPO) method. It works in three phases as follows: (i) reduce the transfer of memory pages in first phase, (ii) reduce the transfer of duplicate pages by classifying frequently and non-frequently updated pages, and (iii) reduce the data sent in last iteration of migration by applying the simple RLE compression technique. As a result, each phase significantly reduces total pages transferred, total migration time and downtime respectively. The proposed TPO method is evaluated using different representative workloads on a Xen virtualized environment. Experimental results show that TPO method reduces total pages transferred by 71 %, total migration time by 70 %, downtime by 3 % for higher workload, and it does not impose significant overhead as compared to traditional precopy method. Comparison of TPO method with other methods is also done for supporting and showing its effectiveness. TPO method and precopy methods are also tested at different number of iterations. The TPO method gives better performance even with less number of iterations
چکیده
مهاجرت زنده ماشین مجازی یک روش حرکت ماشین مجازی در میان میزبان‌ها در یک مرکز داده مجازی است. مهاجرت زنده مزایای قابل توجهی را برای مدیر فراهم می‌کند تا بتواند به صورت کارامد مرکز داده را مدیریت کند. مهاجرت زنده، با انتقال ماشین مجازی بدون توقف در منبع، وقفه‌ی سرویس را کاهش می‌دهد. انتقال تعداد زیادی از صفحات حافظه ماشین مجازی، باعث زمان طولانی مهاجرت و همچنین زمان از کار افتادگی می‌شود، که بر عملکرد کلی سیستم تاثیر می‌گذارد. این وضعیت هنگامی که مهاجرت در شبکه‌ی کندتر یا مهاجرت طولانی در یک ابر رخ می‌دهد غیر قابل تحمل می‌شود. در این مقاله، روش مهاجرت زنده ماشین مجازی مبتنی بر پیش‌کپی به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است تا مسائل مربوط به کاهش عملکرد را ردیابی کند. به منظور رسیدگی به این مسائل، این مقاله روش بهینه‌سازی سه مرحله‌ای (TPO) را پیشنهاد می‌دهد. این روش به شرح زیر در سه مرحله انجام می‌شود: (i) کاهش انتقال صفحات حافظه در مرحله اول؛ (ii) کاهش انتقال صفحات تکراری با طبقه‌بندی صفحات غالباً و به ندرت به روزرسانی شده و (iii) کاهش داده‌های ارسال شده در آخرین تکرار مهاجرت با استفاده از تکنیک فشرده‌سازی RLE ساده. در نتیجه، هر مرحله به طور قابل توجهی کل صفحات انتقال یافته، کل زمان مهاجرت و زمان از کار افتادگی را به ترتیب کاهش می‌دهد. روش TPO پیشنهادی با استفاده از بارهای کاری نمونه‌ی مختلف در محیط مجازی Xen ارزیابی می‌شود. نتایج تجربی نشان می‌دهد که روش TPO، کل صفحات انتقال یافته را 71 درصد، کل زمان مهاجرت را 70 درصد ، زمان از کار افتادگی را 3 درصد برای بار کاری بالاتر، کاهش می‌دهد و در مقایسه با روش پیش‌کپی قدیمی، سربار قابل توجهی را اعمال نمی‌کند. مقایسه‌ی روش TPO با سایر روش‌ها، همچنین برای حمایت و نشان دادن اثربخشی آن انجام شده است. روش TPO و روش‌های پیش‌کپی همچنین در تعداد تکرارهای مختلفی مورد آزمایش قرا گرفته‌اند. روش TPO عملکرد بهتری را نشان می‌دهد حتی در تعداد کمتر تکرار.
1-مقدمه
رایانش ابری به عنوان یک سیستم مبتنی بر صنایع همگانی برای ارائه‌ی پویای منابع IT و سرویس‌ها در نظر گرفته می‌شود. ارائه‌ی منابع و سرویس‌های انعطاف‌پذیر و مبتنی بر تقاضا، به دلیل مسائل نگهداری و راه‌اندازی به استفاده‌ی موثر از منابع بدون هر گونه وقفه‌ای نیاز دارد. برای این منظور، منابع در میان کاربران مختلف به گونه‌ای به اشتراک گذاشته می‌شوند که نیاز تمام کاربران را برآورده سازند. مجازی‌سازی این امر را با اجرای چندین سیستم عامل و برنامه‌های کاربردی متعدد بر روی یک ماشین فیزیکی ممکن می‌سازد. مجازی‌سازی ماشین فیزیکی را به دو یا چند ماشین مجازی تقسیم می‌کند و هر ماشین مجازی به عنوان یک محیط مستقل عمل می‌کند. با استفاده از ماشین مجازی، رایانش ابری تقاضاهای همزمان منابع و سرویس‌ها توسط چندین کاربر را فراهم می‌کند. برای عملکرد بهتر، اختصاص ساده منابع کافی نیست، بلکه بهره‌برداری موثر از منابع (میشرا و همکاران، 2012) نیز به همان اندازه اهمیت دارد. مجازی‌سازی امکان مدیریت ماشین‌های مجازی را به گونه‌ای فراهم می‌کند که بدون هیچ گونه وقفه در سرویس کار کنند. مهاجرت زنده ماشین مجازی یکی از ویژگی‌های کلیدی مجازی‌سازی است که ماشین مجازی از یک ماشین فیزیکی به ماشین دیگر، بدون وقفه‌ی سرویس یا با حداقل وقفه‌ی سرویس، حرکت می‌دهد...