基于SRN的虚拟机在线迁移建模与分析(3)

菜单

针对软件老化，Huang等人[23]提出了软件自愈思想，这是一种主动的软件恢复思想。它包括偶尔停止程序或系统的运行，通过清除内部状态的方式，释放系统资源，清除积累的错误，从而达到重置软件运行环境的效果，因此这是一种可以预防由老化产生的潜在的和非计划性的失效和系统性能衰退方式，并且这种方式是主动的。预防性措施可以在系统中负载较低等优化的时间段内进行，相较于传统的被动恢复技术而言，减少了系统宕机的开销。因此，软件自愈技术是一种较低成本的处理软件失效的技术。

软件自愈技术是在环境多样性技术基础上的改进，与传统容错技术相比，是一种主动容错技术。该技术在系统失效前采取相应措施以阻止失效的发生。软件自愈技术和传统容错技术有如下几点不同：

（1）软件自愈技术是一种主动技术，尝试在系统失效前，延缓或阻止失效；传统容错技术则是反应式的被动技术，仅在系统失效之后，才采取相应措施。

（2）软件自愈技术采取的是有计划的重启机制，可以是系统开销大大降低；由于传统的容错技术在系统失效后才执行恢复操作，其带来的恢复开销往往很大。

但是，软件自愈技术通过检测的手段，只能恢复那些在长期运行中通过资源耗损表现出来的失效，如Web服务器。其次，它是在传统容错技术上的补充，并不能取而代之，通常和传统容错技术结合使用。

如上所述，在软件运行时必须容忍其驻留缺陷，所用技术必须在有效的基础上保证必要的可用性和可靠性，而且成本较低。由于软件失效的暂时性特征，采用软件自愈技术，能够满足上述要求。

1.2 软件自愈技术的研究现状

1.2.1 基于时间的恢复策略

1.2.2 基于检测的恢复策略

1.3 本文研究工作

本文研究比较三种不同的自愈技术，分别是Cold-VM自愈、Warm-VM自愈、Migrate-VM自愈。由于VMs的运行需要依赖于底层的VMM，因此执行VMM自愈之后，VMs的运行环境会被清除。这三种技术的不同之处在于VMM自愈之前对运行在VMM之上的VMs的处理方式不同。Cold-VM自愈技术只是在VMM自愈之前简单的关闭宿主VMs，自愈完成之后重启VMs。Warm-VM自愈技术则是在VMM自愈之前暂停宿主VMs，保存VMs当前运行状态，VMM自愈完成之后，根据保存的状态恢复VMs的运行。Migrate-VM自愈技术在VMM自愈前将宿主VMs迁移到另外一台主机上，这样，即使是在VMM自愈期间，VMs仍然可以继续运行。本文的数值仿真实验可以表明，只要迁移过程的稳定性以及迁移速度到达一定程度，Migrate-VM自愈技术就可优于另外两种自愈技术。

本文工作内容大致如下：为三种自愈技术建立模型，针对Migrate-VM自愈技术的可用性模型，必须将迁移目的主机的自愈和失效、VM迁移过程的失效、实时VM迁移前拷贝类型（停机拷贝、预拷贝）、VMM自愈结束后是否将VM迁移回原来主机的机制（返回机制、停留机制）这些因素考虑在内。根据拷贝类型和VM是否迁移回原先主机的机制，可以将Migrate-VM自愈分为四种类型。针对每个类型，可以利用数值仿真的方式找到最佳VM和VMM自愈间隔组合，使得系统稳态可用性达到最大。考虑到实时VM迁移过程失效可能性，本文通过分析实时VM迁移成功率对稳态可用性的敏感性，探讨实时VM迁移成功率和是否将VM迁移回原先主机机制的关系。除了分析系统稳态可用性，还必须估算由VMM自愈产生的事务丢失数量，可以通过将虚拟化系统模型和M/M/1/n队列模型相结合的方式加以解决。数值仿真结果表明：采用预拷贝并且在VMM自愈之后立刻将VM迁移回原先主机的Migrate-VM自愈技术是最佳选择。