[发明专利]一种基于角色的高可用虚拟机池化管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于角色的高可用虚拟机池化管理系统，该系统扩展了传统的故障切换集群高可用保障技术，用于解决虚拟机池化管理的单点失效导致的故障恢复时间长和管理复杂的问题，属于软件技术领域。

背景技术

虚拟机能够为操作系统和应用程序提供一个虚拟的计算机系统，它所构造的运行环境能够运行一个完整的操作系统，对上层的应用程序完全透明。虚拟机池化管理是指以统一管理视角提供虚拟机生命周期管理和资源按需提供的虚拟化技术。近几年来，虚拟机池化管理已成为构建主流云计算平台的关键技术之一。

虚拟机池化管理普遍采取master/slave的管理模式，通过统一的逻辑入口来管理整个资源池中节点（本发明中的节点指的是物理服务器）及运行其上的虚拟机。代表的产品有Microsoft Hyper-V，Citrix XenServer和VMware vSphere等。通过虚拟机池化管理带来以下几个优点：(1)虚拟机对节点的资源使用率是动态变化的，虚拟机资源池中的节点作为硬件资源提供给虚拟机使用。当某个时刻某个节点上的虚拟机消耗资源相对过高时，可以通过虚拟机在线迁移技术将它迁移到其它资源相对充裕的节点上，整个迁移过程对用户透明，保障资源的合理分配；(2)虚拟机池化管理通常采用“共享存储”的模式。所谓“共享存储”，是指虚拟机资源池中所有虚拟机磁盘文件会统一存储在磁盘阵列或其它存储设备上，各节点仅能通过网络连接存储设备实现虚拟机的实例化（内存态）。在这种管理模式下，当节点宕机导致运行其上的虚拟机不可用时，容易通过虚拟机实例在其它节点重启的模式实现虚拟机的高可用。

虚拟机池化管理带了管理简单优点的同时，也引入了风险集中，单点失效问题。在master/slave管理模式下，master节点保存了虚拟机资源池所有节点的全局状态信息，因此master节点宕机可能导致整个虚拟机资源池不可用或虚拟机资源池重装等严重后果。单点失效问题涉及到系统的高可用，高可用保障方法可以分为以下四大类(Chan H,Chieu T.An approach to high availability for cloud servers with snapshot mechanism[C]//Proceedings of the Industrial Track of the13th ACM/IFIP/USENIX International Middleware Conference.ACM,2012:6.)：镜像技术(Mirroring)、复制技术(Replication)、故障切换集群(Failover clustering)和快照技术(snapshot)。

镜像技术是指设置主节点和镜像节点，镜像节点每隔一段时间从主节点主动取数据备份到自身。复制技术是基于订阅者的模式，主节点在自身状态信息发生变化时主动发送给所有订阅的备份节点，通知其更新状态信息。故障切换集群通过多个节点组成一个集群，集群中任何一个节点发生故障都可以由其他节点接管。快照技术是通过节点每隔一段时间备份一个还原点，当节点发生故障后可以通过这个备份的还原点来恢复系统。

镜像技术和复制技术被HDFS文件系统(Borthakur D,Gray J,Sarma J S,et al.Apache Hadoop goes realtime at Facebook[C]//Proceedings of the2011international conference on Management of data.ACM,2011:1071-1080.)用于解决NameNode节点的单点失效问题。通过设置一个备份节点，当用户对文件系统进行写操作导致文件系统的目录结构发生改变时，主NameNode通过复制技术将这一操作请求写入一个NFS共享节点上，然后备份的节点通过镜像技术不断的读取NFS共享节点上的操作请求执行，保障与主NameNode节点上保存的信息一致，在主节点失效时能接管其工作，但是这种方式备份节点是静态指定，缺乏灵活性，并且NFS节点也是个单点问题。