不停机实时云迁徙如何降落老本?

云计算协助用户降落老本的方法有很多，不过有一点或许被很多人疏忽了，那就是不停机实时迁徙（Live Migration）。

实时迁徙如何协助咱们降落老本？那花招可就多了：

总的来说，经过云实例的实时迁徙性能，用户可以更灵敏地治理和优化资源经常使用，依据需求灵活调整实例性能，从而降落老本并提高服务的可用性和性能。

那么正在经常使用Linode云服务的你，能否思索过：这种听起来很繁难的实时迁徙性能，从底层的技术过去看，究竟是怎样成功的？本文咱们将深化了解这项技术面前的细节。

在开发这项性能时，咱们的第一步是考查QEMU如何处置实时迁徙。QEMU是Linode经常使用的一种虚构化技术，而实时迁徙也是QEUM的一项性能。因此咱们的重点是将这项技术引入Linode，而非从新发明一个相似的技术。

那么实时迁徙技术究竟是如何以QEMU的形式成功的？整个环节分为以下四步：

这些步骤概括引见了QEMU实时迁徙的口头环节。但是依然须要经过蕴含很多手工操作的形式来准确指定指标QEMU实例的启动形式。此外，上述环节中的每个操作都必定在正确的时期口头。

在剖析过QEMU曾经成功的技术后，咱们该思索详细用怎样的形式将其实施到Linode平台上。

在实时迁徙上班流程的第1步，须要启动指标QEMU实例以接受传入的实施迁徙衔接。在成功这一步时，咱们最后的想法是拿到Linode实例的性能文件，随后将其运行到指标计算机。通常上这应该很繁难，但进一步思索就会发现，实践状况要复杂很多。尤其是，性能文件只管可以通知咱们Linode实例是如何启动的，但并不必定可以完整形容启动后的Linode实例的完整形态。例如，用户可以在Linode实例启动终了后经过热插拔的形式衔接块存储设备，但这种状况并不会记载到性能文件中。

为了在指标主机上创立QEMU实例，必定对运转的QEMU实例启动剖析。咱们经过审核QMP接口的形式对运转中的QEMU实例启动剖析，该接口为咱们提供了与QEMU实例规划状况无关的丰盛信息，但它不可协助咱们素来宾系统的视角了解实例外部正在出现的事件。例如，关于本地SSD和块存储，它只能通知咱们磁盘链接到哪里，以及虚构磁盘衔接到哪个虚构化PCI插槽上。在查问QMP以及审核并剖析了QEMU接口后，可以构建一个Profile来形容如何在指标位置创立一个齐全相反的实例。

在指标计算机上，咱们将收到完整的形容信息，借此了解源实例究竟是什么样，随后就可以在指标位置虔诚重建这个实例，但此时还有一个差异。这个差异关键在于，指标QEMU实例在启动时经常使用了一个选项，该选项可以让QEMU接受传入的迁徙。

至此，实时迁徙的记载环节曾经基本完结，接上去须要看看QEMU是如何成功这些操作的。QEMU进程树由一个控制进程和多个上班进程组成，其中一个上班进程担任前往QMP调用或处置实时迁徙等义务，其他进程须要一对一映射至来宾CPU。来宾环境与QEMU端的性能相互隔离，详细行为相似于独立的系统。

从这个意义来看，咱们须要处置三层内容：

指标实例启动并预备好接受传入的迁徙后，指标配件会告知源配件开局发送数据。源端会在收到这个信号后开局启动处置，并会在软件中告知QEMU开局传输磁盘内容。软件会自主监控磁盘传输进展，借此审核传输操作能否成功，并会在磁盘传输成功后智能开局迁徙内存内容。此时软件依然会自主监控内存迁徙进展，并在内存迁徙终了后智能切换至割接形式。上述全环节都是经过Linode的40Gbps网络启动的，因此网络方面的操作都可以加快成功。

割接操作是实时迁徙环节中最关键的一环，只要了解了它，才干齐全了解实时迁徙操作。

在割接点形态下，QEMU曾经确认做好了一切预备，可以启动割接并在指标计算机上运转。源QEMU实例会让两端暂停运转，这象征着：

由于时期和网络恳求均已中止，咱们宿愿割接能尽量加快成功。但是为保证成功割接，还须要启动一些审核：

由于割接环节时期有限，咱们宿愿能尽快成功上述操作。处置了这些疑问后，即可继续启动割接了。源Linode实例会智能会智能收到“割接成功”信号并让指标实例运转起来。指标Linode实例会从源实例暂停时的形态复原运转。源和指标实例上的其他内容则会被清算。假设指标Linode实例在未来某个时期须要再次启动实时迁徙，则会重复口头上述步骤。

在向来宾操作系统出现CPU方面，QEMU有不同的选项。其中一个选项可将主机CPU的型号和性能（即CPU标志）直接传递给来宾系统。经过经常使用该选项，来宾即可不受解放地经常使用KVM虚构化系统所允许的所有才干。当Linode初次驳回KVM时（过后还没有实时迁徙性能），为了成功最大化性能，咱们就经常使用了该选项。但是在开发实时迁徙性能的环节中，该选项为咱们形成了很多应战。

在实时迁徙的测试环境中，源和指标主机是两台齐全相反的计算机。但在事实环球中，咱们的配件集群并非100%齐全相反的，计算机之间的某些性能差异或许造成发生不同的CPU标志。这很关键，由于当一个程序被载入Linode的操作系统后，Linode会向该程序出现CPU标志，为了充沛应用这些标志，程序可以将软件中的特定局部载入内存。假设一个Linode实例被实时迁徙到不允许该CPU标志的指标计算机，程序将会解体。这或许造成来宾操作系统解体，甚至造成Linode重启动。

因此在实事实时迁徙时，咱们必定设法防止程序由于CPU标志的不婚配而解体。可行的选项有两个：

让QEMU模拟CPU标志。但这或许造本钱来加快运转的软件运转速度变慢，并且齐全不可考查要素。

搜集源计算机的CPU标志列表，确保指标计算机具有齐全相反的标志，随后再启动迁徙。这种形式更复杂，但不会影响用户程序的运转速度。咱们最终选用了这种形式。

在选择对源和指标的CPU标志启动婚配后，咱们经常使用下列两种方法的组合最终成功了指标：

第二种方法必定能加快口头，并且让咱们的上班变得更复杂。某些状况下，咱们须要针对超越900台计算机审核最多226个CPU 标志。为一切这226个CPU标志编写审核代码本就很艰巨，而这些代码还须要不时启动保养。但Linode的开创人Chris Aker提出的一个惊人想法最终处置了这个疑问。

方法的关键在于为一切CPU标志创立一个列表，并将其示意为一个二进制字符串。随后，可以经常使用Bitwise and（“按位与”）运算来对比字符串。

关于实时迁徙，CPU标志完整列表会示意为一个二进制字符串，其中每一位都代表一个标志。假设一个位为“0”，代表对应的标志不存在；假设某个位为“1”，则代表标志存在。例如，一个位可以代表AES标志，另一个位可以代表MMX标志。这些标志在二进制字符串中的位置会保养并记载在案，随后用于咱们数据核心内的一切计算机。

相比保养一组if语句来审核某个CPU标志能否存在，这种列表的保养上班无疑更繁难也更高效。例如，假定总共须要追踪并审核7个CPU标志，这些标志可以存储在一个8位数字中（多出的一位供未来启动裁减）。例如这样的字符串或许相似于00111011，最右侧的一位代表AES已启用，右数第二位代表MMX已启用，右数第三位代表其他标志已启用，以此类推。

实时迁徙操作会在源和指标计算机上针对CPU标志字符串口头“按位与”操作。假设两个计算机的CPU标志字符串运算结果相等，象征着指标计算机是兼容的。咱们的外部工具可以经常使用上述算法获取的结果为可兼容的配件构建一个列表。该列表会展现给咱们的客户允许和配件运维团队，这些团队可以经常使用咱们的外部工具来编排不同的运维义务。

随着时期推移，Linode会参与新的性能，咱们兴许要继续致力保证明时迁徙可以兼容这些性能。引入某些新性能时，或许无需围绕实时迁徙口头新的开发上班，但咱们或许依然须要测试该性能能否可以依照预期反常上班。关于某些性能，则或许须要在开发的早期阶段，针对实时迁徙启动必要的兼容性测试和关系上班。

和其他简直一切软件相似，关于同一件事，经过不时钻研，总能发现更好的成功方法。例如，从久远来看，为实时迁徙性能开发更多模块化的集成方法，无疑可以降落保养累赘。或许咱们甚至或许将实时迁徙的关系性能归入究竟层代码中，从而使其成为Linode一项拆箱即用的性能。

如您所在的企业也在思索洽购云服务或启动云迁徙，