使用 VMware vMotion 進行虛擬機器遷移：其運作原理為何？
無論您經營何種業務,即使是短暫的停機時間,都可能讓公司蒙受巨額損失。雖然難以完全避免突發性的停機,但您仍可針對各種可能偶發的狀況做好準備。這些狀況包括維護、搬遷、預定停電等導致停機的原因。 為協助您避免系統停機,VMware 提供 vSphere vMotion 技術。
此技術可讓虛擬機器 (VM) 在不中斷服務的情況下進行即時遷移。這使得 VMware vMotion 成為建構具備自我優化能力的動態、自動化資料中心的關鍵要素。
什麼是 vMotion,以及如何使用它？
VMware vMotion 可用於多種用途,包括:
工作負載的即時遷移
您可以將虛擬機器從一個實體主機即時遷移至另一個實體主機,且完全不會造成停機。這項技術可讓虛擬機器的程序在整個遷移過程中持續運行。僅供參考,VMware 亦支援冷遷移模式,這意味著可在虛擬機器關閉或暫停時進行遷移。進行即時遷移時,虛擬機器將保留其當前的記憶體內容、網路身分與連線,以及所有定義該虛擬機器的附加資訊。 根據 VMware 文件記載,在千兆乙太網路環境下,遷移過程所需時間不到兩秒。
總體而言,工作負載的即時遷移可為您帶來以下優勢:
- 在您的資源池內自動分配和優化虛擬機器;
- 無需安排停機時間或中斷業務運作的硬體維護;
- 將虛擬機器從發生故障或效能不佳的主機上進行預防性遷移。
自動化與排程
為減少人工操作的需求,您可以將虛擬機器(VM)的遷移作業自動化並排程執行。這得益於"分散式資源排程器"(Distributed Resource Scheduler),這是 vSphere 的基本自動化特點之一。您可以透過"遷移虛擬機器"精靈設定遷移的詳細參數。根據您的需求,您可以將遷移程序排程為執行一次或多次。 此外,VMware vMotion 能在數秒內協助您找到合適的目標主機,從而免去手動操作的步驟。
長距離遷徙
如果您正在運作橫跨多個位置或國家的大型基礎架構,VMware 提供了用於長距離遷移虛擬機器的功能性。自 vSphere 6.0 版本發布起,長距離 vMotion 便允許在網路往返延遲時間較長的主機之間進行遷移。 RTT(往返時間)是指訊號或資料封包從起點傳輸至目的地並返回所需的時間長度。透過 VMware vMotion,此時間約為 150 毫秒或更短。如今 RTT 已提升近 10 倍,這意味著您可輕鬆地在不同大陸上的資料中心之間,對正在運行的工作負載進行遷移。
遷移至新的資料存放區
除了變更虛擬機器所運行之主機外,透過 VMware vMotion 您亦可變更虛擬機器的資料存放區。若您僅需變更主機,整個虛擬機器的狀態將移至新主機,但虛擬磁碟仍保留在兩台主機共用的原始位置。若您希望同時變更主機與資料存放區,則虛擬機器的狀態與虛擬磁碟都會一併移轉。 虛擬機器的虛擬磁碟與配置檔案可存放於同一位置,亦可存放於不同位置。
可在主機、叢集或資料中心之間執行遷移,且無需共用儲存裝置。此功能正式名稱為 Storage vMotion,可協助您簡化虛擬機器的維護與升級作業、針對效能優化磁碟,或轉換磁碟類型。此功能適用於 VMware vSphere 5.1 及後續版本。
vMotion 的運作原理
首先,您應仔細閱讀 vMotion 設定的系統需求清單。具體而言,您需要正確設定來源主機與目標主機上的網路介面。此外,建議您確保具備所需的頻寬、為故障移轉預留至少一個額外的網路介面控制器,並使用巨型幀(有效載荷超過 1500 位元的乙太網路幀)以提升效能。
要將虛擬機器從一個實體主機即時遷移至另一個實體主機,VMware vMotion 仰賴以下三項技術:
- 首先,這項特點 封裝了虛擬機的完整狀態. 它包含記憶體、登錄檔和網路連線。這透過儲存於共用儲存空間(例如光纖通道或 iSCSI 儲存區域網路 (SAN) 或網路附加儲存裝置 (NAS))的一組檔案來實現。
VMFS(虛擬機器檔案系統),即 VMware 為儲存虛擬機器磁碟映像而開發的叢集檔案系統,可讓多個 VMware 伺服器安裝環境同時存取同一虛擬機器的檔案。
- 之後, 虛擬機的狀態資訊已複製至目標主機。這包括虛擬機器的活動記憶體及其精確的執行參數。資料是透過高速網路進行傳輸,因此整個過程僅需幾秒鐘即可完成。VMware vMotion 會透過位圖來追蹤正在進行的記憶體交易。資料傳輸完成後,vMotion 會暫停來源虛擬機器的運作,將位圖複製到目標主機,並恢復虛擬機器的運作。 整個過程的執行方式皆旨在確保事務完整性。
- 由於執行遷移時所使用的網路皆已虛擬化,因此可以 保留虛擬機的網路身分與現有連線. 作為此流程的一部分,VMware vMotion 會管理虛擬 MAC 位址。僅供參考,MAC 代表媒體存取控制。VMware 軟體會確保在特定主機系統中,每台虛擬機器皆被指派一個唯一的 MAC 位址。當目標主機啟動後,vMotion 會向網路路由器發送 ping 指令,藉此確保路由器已知悉該虛擬 MAC 位址的新實體位置。
結語
透過 VMware vMotion,虛擬機器(VM)的遷移可在無停機的情況下進行,因為這項技術能精確保留虛擬機器的狀態、網路識別資訊及網路連線。因此,您可以避免對業務關鍵運作造成中斷。然而,VMware vMotion 無法取代資料保護解決方案,也無法確保遷移過程中不會發生資料遺失。
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