虛擬化備份容錯系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及虛擬化熱迀移技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種虛擬化備份容錯系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息應(yīng)用數(shù)據(jù)的不斷擴(kuò)大，運(yùn)行在單臺物理服務(wù)器的應(yīng)用給服務(wù)器帶來較重的負(fù)擔(dān)。一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，服務(wù)器就會出現(xiàn)故障，業(yè)務(wù)就會中斷，系統(tǒng)穩(wěn)定性能較差，業(yè)務(wù)連續(xù)性能較弱。因此，虛擬化技術(shù)成為各大設(shè)備商家研究的熱點。簡單來說，虛擬化技術(shù)是指計算機(jī)相關(guān)模塊在虛擬軟件的基礎(chǔ)上運(yùn)行，并不是在真實獨(dú)立的物理硬件基礎(chǔ)上運(yùn)行，將有限的、固定的資源根據(jù)不同需求進(jìn)行重新規(guī)劃，以達(dá)到最大利用率，達(dá)到簡化管理、優(yōu)化資源等目的。
[0003]熱迀移又稱在線迀移，虛擬機(jī)在不同物理設(shè)備之間迀移保持業(yè)務(wù)正常，而且迀移過程中停機(jī)時間很短。對于服務(wù)本身來說，主備切換的時間很短，對用戶來說迀移過程是透明的，用戶感知不到業(yè)務(wù)的中斷。熱迀移適用于服務(wù)可用性很高的場景。XEN是劍橋大學(xué)開發(fā)的一個開放源代碼虛擬機(jī)監(jiān)視器，XEN熱迀移和KVM(Kernel-based Virtual Machine，基于內(nèi)核的虛擬機(jī))都是采用傳統(tǒng)的迭代預(yù)拷貝策略，就是預(yù)先拷貝全部內(nèi)存鏡像到目的主機(jī)，此時源主機(jī)的虛擬機(jī)還沒有凍結(jié)，目的主機(jī)還沒啟動，重復(fù)拷貝這個過程中被虛擬機(jī)寫過的臟頁內(nèi)存，直到時機(jī)成熟，預(yù)拷貝循環(huán)結(jié)束。
[0004]NSF (Non-Stop Forwarding，路由器不間斷轉(zhuǎn)發(fā))是一種設(shè)備級高可靠性技術(shù)，它可以在設(shè)備控制層面出現(xiàn)故障后，繼續(xù)保持轉(zhuǎn)發(fā)，并在較短時間內(nèi)完全恢復(fù)設(shè)備功能，繼續(xù)正常運(yùn)行。但是，NSF技術(shù)主控故障恢復(fù)需要依賴于鄰居設(shè)置的支持，如果網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備協(xié)作復(fù)雜，一旦有多個節(jié)點出現(xiàn)故障，NSF故障恢復(fù)需要花費(fèi)很長的時間，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠謴?fù)變的緩慢，導(dǎo)致NSF失效。
[0005]NSR(Non-Stop Routing，路由器不間斷路由)是一種自包含技術(shù)，不需要鄰居協(xié)助，不存在互通性問題，可以應(yīng)用在任意組網(wǎng)環(huán)境下?lián)碛蠥MB(Active Main Board，主用主控板，以下簡稱主用板)和SMB(Slave Main Board，備用主控板，以下簡稱備用板)的單臺設(shè)備上，主用板、備用板同時運(yùn)行，主用板發(fā)生故障時，協(xié)議控制平面無縫轉(zhuǎn)移到備用板。NSR實現(xiàn)了控制平面倒換而鄰居不感知，當(dāng)多個節(jié)點發(fā)生故障時，系統(tǒng)依然運(yùn)行在可控范圍之內(nèi)。對于單點接入運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的情況，單點出現(xiàn)故障或者需要維護(hù)時，設(shè)備發(fā)生主備切換，若此時鄰居不支持GR(Graceful Restart，平滑重啟)或多個鄰居節(jié)點在同一時間失效，會導(dǎo)致設(shè)備將無法重建路由信息。部署NSR則能夠解決上述問題，給用戶的關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供不間斷路由轉(zhuǎn)發(fā)，給系統(tǒng)帶來高可靠性保障。
[0006]虛擬化NSR就是采用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)NSR的功能。對網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)模塊進(jìn)行修改，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接備份以保證網(wǎng)絡(luò)連接不中斷。要求控制層面運(yùn)行在虛擬機(jī)內(nèi)，將主用板內(nèi)控制層虛擬機(jī)狀態(tài)實時備份到備用板內(nèi)，當(dāng)主用板的控制層面發(fā)生故障時，啟用備用板上的虛擬機(jī)接替，保證控制層面不間斷運(yùn)行。原始的虛擬化熱迀移技術(shù)實現(xiàn)如下:主用板第一次向備用板同步所有內(nèi)存數(shù)據(jù)，之后僅同步臟頁數(shù)據(jù)，在同步完成后主用板關(guān)閉虛擬機(jī)，備用板的虛擬機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。傳統(tǒng)的虛擬化商家采用的是進(jìn)程級保護(hù)，備用板只能接收一次主用板傳送來的同步數(shù)據(jù)，當(dāng)一個物理應(yīng)用板發(fā)生故障時，會導(dǎo)致整個業(yè)務(wù)中斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種虛擬化備份容錯系統(tǒng)及方法，主用板發(fā)生故障時，備用板通過恢復(fù)同步數(shù)據(jù)接替其工作，保證控制層業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行。
[0008]本發(fā)明提供一種虛擬化備份容錯系統(tǒng)，包括主用板和備用板，主用板和備用板的結(jié)構(gòu)相同，該系統(tǒng)還包括傳輸控制協(xié)議TCP同步通道，主用板通過TCP同步通道與備用板進(jìn)行交互，該系統(tǒng)采用新的預(yù)拷貝策略:備用板將主用板同步成功的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，并在本次同步成功后更新上一次同步數(shù)據(jù)，系統(tǒng)級備份數(shù)據(jù)每次同步迀移都是完整的內(nèi)存數(shù)據(jù)；備用板實現(xiàn)多鏡像點備份，將多個鏡像存儲在內(nèi)存或硬盤中；對原始虛擬化熱迀移功能進(jìn)行擴(kuò)展，采用系統(tǒng)級保護(hù):主用板同步完成后不關(guān)閉虛擬機(jī)，保持運(yùn)行狀態(tài)；備用板在接收完同步數(shù)據(jù)后仍保持暫停狀態(tài)，不進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)主用板發(fā)生故障時，備用板選取最新的鏡像恢復(fù)同步數(shù)據(jù)，代替主用板工作，保證控制層業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主用板發(fā)生故障時，備用板通過心跳檢查感知到主用板發(fā)生故障。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述備用板感知到主用板發(fā)生故障時，備用板的虛擬化控制器恢復(fù)之前迀移成功的數(shù)據(jù)，備用板的虛擬化控制器通過模擬迀移備份數(shù)據(jù)，選取最新的鏡像恢復(fù)同步數(shù)據(jù)。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主用板包括硬件、Linux操作系統(tǒng)和虛擬化控制器，主用板的虛擬化控制器通過TCP同步通道與備用板的虛擬化控制器交互。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述Linux操作系統(tǒng)包括硬件管理模塊，所述硬件管理模塊用于管理主用板、備用板的上電信號以及其他信號。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述TCP同步通道采用10千兆以太網(wǎng)。
[0014]本發(fā)明還提供一種虛擬化備份容錯方法，包括以下步驟:
[0015]主用板和備用板上電，備用板等待冋步連接；主用板啟動冋步命令，與備用板建立同步連接；主用板通過TCP同步通道向備用板發(fā)送同步數(shù)據(jù)，備用板接收同步數(shù)據(jù)，并存儲在當(dāng)前正在迀移數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域；
[0016]備用板接收到主用板發(fā)送的本次同步結(jié)束消息時，備用板保存本次同步數(shù)據(jù)，并更新上次同步完成的數(shù)據(jù)；對原始虛擬化熱迀移功能進(jìn)行擴(kuò)展，采用系統(tǒng)級保護(hù):主用板同步完成后不關(guān)閉虛擬機(jī)，保持運(yùn)行狀態(tài)；備用板在接收完同步數(shù)據(jù)后仍保持暫停狀態(tài)，不進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；
[0017]采用系統(tǒng)級備份，通過多次熱迀移形成可恢復(fù)鏡像點，整個迀移過程對用戶透明；如果系統(tǒng)沒有關(guān)閉同步命令，主用板繼續(xù)通過TCP同步通道向備用板發(fā)送同步數(shù)據(jù)，備用板接收同步數(shù)據(jù)，存儲在當(dāng)前正在迀移數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)域內(nèi)；直到系統(tǒng)關(guān)閉同步命令，備用板斷開同步連接；
[0018]備用板感知到主用板發(fā)生故障時，備用板選取最新的鏡像點恢復(fù)同步完成的數(shù)據(jù)，代替主用板工作，保證控制層業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行。
[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述主用板和備用板使用相同的文件系統(tǒng)目錄。
[0020]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述備用板通過心跳檢查感知到主用板發(fā)生故障。
[0021]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述備用板感知到主用板發(fā)生故障時，備用板的虛擬化控制器恢復(fù)之前迀移成功的數(shù)據(jù)，備用板的虛擬化控制器通過模擬迀移備份數(shù)據(jù)，選取最新的鏡像恢復(fù)同步數(shù)據(jù)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0023](1)本發(fā)明提供一種新的迀移同步與回放恢復(fù)方法，通過對原始虛擬化熱迀移功能進(jìn)行擴(kuò)展，使主用板在同步完成之后一直處于運(yùn)行狀態(tài)，備用板在同步完成之后保持暫停狀態(tài)。與傳統(tǒng)的虛擬化商家采用進(jìn)程級保護(hù)相比，本發(fā)明采用系統(tǒng)級保護(hù):主用板同步完成后不關(guān)閉虛擬機(jī)，保持運(yùn)行狀態(tài)；備用板在接收完同步數(shù)據(jù)后不進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明采用新的預(yù)拷貝策略:備用板將主用板同步成功的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，并在本次同步成功后更新上一次同步數(shù)據(jù)，備用板可以反復(fù)多次接收主用板傳送來的同步數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的僅能接收一次；系統(tǒng)級備份數(shù)據(jù)每次同步迀移都是完整的內(nèi)存數(shù)據(jù)，主用板發(fā)生故障時，備用板通過恢復(fù)同步數(shù)據(jù)接替工作，保證控制層業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行。
[0024](2)本發(fā)明中的備用板實現(xiàn)多鏡像點備份，備用板可以接收到主用板多次同步迀移數(shù)據(jù)，備用板在內(nèi)存或硬盤存儲多次迀移成功的數(shù)據(jù)鏡像以及正在迀移同步的數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用系統(tǒng)級備份，通過多次熱迀移形成可恢復(fù)鏡像點，整個迀移過程對用戶是透明的。本發(fā)明中的系統(tǒng)具有加載迀移備份數(shù)據(jù)功能和故障觸發(fā)恢復(fù)功能，備用板通過心跳檢查感知到主用板發(fā)生故障，備用板選取最新的鏡像點進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，代替主用板工作。主用板和備用板之間只要有完整的同步迀移數(shù)據(jù)，主用板和備用板之間就能夠反復(fù)切換工作，且業(yè)務(wù)不會中斷，適用于虛擬化熱迀移備份的大型數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間、云存儲領(lǐng)域產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例中虛擬化備份容錯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]圖2是本發(fā)明實施例中虛擬化備份容錯方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及