一種實現(xiàn)KVM虛擬機高可用的方法

譚文貴

（中國移動通信集團重慶有限公司 重慶市 401121）

1 引言

隨著開源軟件的大量使用，核心業(yè)務部署在基于Openstack 架構下的KVM 虛擬化平臺使用較多，而KVM 虛擬機的高可用方案不夠完善?，F(xiàn)有Openstack 架構下KVM 虛擬機高可用方案實現(xiàn)上，主要的缺點有：

（1）通過節(jié)點間心跳來確定計算節(jié)點的狀態(tài)，計算節(jié)點狀態(tài)監(jiān)控和虛擬機狀態(tài)監(jiān)控網(wǎng)絡未分離，方法并不可靠；

（2）集群內(nèi)虛擬機遷移未考慮業(yè)務特點與底層服務器性能的結合，未充分考慮資源性能的合理利用，會出現(xiàn)計算資源浪費或不能很好滿足業(yè)務性能需求的情況；

（3）集群內(nèi)KVM 虛擬機遷移未考慮同一類型業(yè)務分布的宿主機對應的物理機柜位置，未充分考慮機柜掉電的高可用保護和同類型的業(yè)務分散部署等問題。

鑒于上述的分析，本文提出一種Openstack 架構下KVM 虛擬機高可用方案來保障業(yè)務連續(xù)性，用以解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題。

2 Openstack架構下kvm虛擬機遷移總體網(wǎng)絡架構

本文提出一種實現(xiàn)KVM 虛擬機高可用的方法，系統(tǒng)網(wǎng)絡總體架構如圖1 所示，本方案涉及的主體監(jiān)控任務由計算節(jié)點監(jiān)控服務器和kvm 虛擬機監(jiān)控服務器共同完成。計算節(jié)點監(jiān)控服務器：控制中樞，用于監(jiān)控計算節(jié)點狀態(tài)。采用雙機熱備方式部署，實現(xiàn)監(jiān)控節(jié)點自身高可用。kvm 虛擬機監(jiān)控服務器：注冊中心，用來監(jiān)控虛擬機狀態(tài)。采用負載分擔方式進行，可實現(xiàn)水平擴展，實現(xiàn)監(jiān)控節(jié)點自身高可用。

網(wǎng)絡總體架構采用網(wǎng)絡分離的方式搭建，分為管理網(wǎng)絡和生產(chǎn)網(wǎng)絡，計算節(jié)點監(jiān)控服務器和kvm 虛擬機監(jiān)控服務器部署在管理網(wǎng)，采用網(wǎng)絡交換機vlan 隔離方式。計算節(jié)點部署在生產(chǎn)網(wǎng)，集群采用網(wǎng)絡交換機vlan 進行隔離，每個計算節(jié)點上都安裝有虛擬機，每個虛擬機都注冊到kvm 虛擬機監(jiān)控服務器上。kvm 虛擬機監(jiān)控服務器用于監(jiān)控虛擬機狀態(tài)，計算節(jié)點監(jiān)控服務器監(jiān)控計算節(jié)點狀態(tài)。通過對計算節(jié)點和虛擬機分別進行監(jiān)控，并結合網(wǎng)絡狀況分析，定位故障原因，最終決定是否對虛擬機進行恢復和遷移。

3 kvm虛擬機遷移云管理平臺接口調(diào)用邏輯架構

kvm 虛擬機遷移云管理平臺接口調(diào)用邏輯架構如圖2 所示，本方案中云管理平臺接口調(diào)用涉及的模塊有：計算節(jié)點虛擬機agent部署模塊、kvm 虛擬機監(jiān)控服務器zookeeper 部署模塊、云管理平臺監(jiān)控程序部署模塊、云管理平臺高可用程序模塊、云管理平臺接口程序模塊。通過云管理平臺進行統(tǒng)一調(diào)度管理和靈活的疏散策略實現(xiàn)方法，提升遷移操作效率和準確性，遷移過程全程可監(jiān)控。

圖1：系統(tǒng)網(wǎng)絡總體架構

圖2：云管理平臺接口調(diào)用邏輯架構

本方案將kvm 虛擬機遷移管理對接云管理平臺，虛擬機遷移云管理平臺接口調(diào)用步驟如下：

步驟1：kvm 虛擬機監(jiān)控服務器zookeeper 監(jiān)控agent 心跳狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)agent 心跳狀態(tài)異常，通知給云管理平臺監(jiān)控程序進行處理，跳轉(zhuǎn)到步驟2。

步驟2：云管理平臺監(jiān)控程序接收到zookeeper 報告的agent異常后，需要登陸agent 部署機器，判斷機器是否發(fā)生故障。并對agent 進行重啟操作，若啟動失敗，跳轉(zhuǎn)到步驟啟動成功跳轉(zhuǎn)到步驟1。

圖3：kvm 虛擬機高可用調(diào)度流程圖

步驟3：失敗后，云管理平臺高可用程序自動監(jiān)控，根據(jù)設置的故障處理策略，找到一臺最優(yōu)機器。調(diào)轉(zhuǎn)到步驟4。

步驟4：云管理平臺接口程序，對主機下虛擬機進行遷移操作，并對虛擬機進行啟動。

4 Openstack架構下kvm虛擬機高可用實現(xiàn)

Openstack 架構下kvm 虛擬機高可用調(diào)度流程圖如圖3 所示，本方案在高可用調(diào)度過程中涉及的模塊有：監(jiān)控平臺模塊、云管理平臺調(diào)度模塊、短信或郵件能力平臺模塊、運維管理員監(jiān)控確認模塊、虛擬機遷移疏散策略。

kvm 虛擬機高可用調(diào)度步驟如下：

① 通過計算節(jié)點和虛擬機分離監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障主機，隔離故障主機并記錄故障主機ID；

② 判斷故障主機所在的集群是否開啟高可用功能，如果開啟進入步驟③；如果未開啟高可用功能進入步驟④；

③ 集群自動化程度判斷，如果手動，選擇要疏散的主機進入步驟⑥；如果半自動，發(fā)送確認短信，進入步驟⑤；如果自動直接進入步驟⑥；

④對于不可疏散的虛擬機發(fā)送告警，分別處理不可疏散的虛擬機；

⑤調(diào)用短信能力發(fā)送，執(zhí)行短信發(fā)送，發(fā)送確認內(nèi)容，進入步驟⑦；

⑥集群疏散策略調(diào)用，策略如下：

（1）只在集群自身內(nèi)部疏散；（2）優(yōu)先在集群內(nèi)部，剩余未疏散虛擬機疏散至高性能專屬集群；（3）只疏散至專用高性能專屬集群；（4）優(yōu)先高性能專屬集群，后在集群內(nèi)部疏散。

策略調(diào)用步驟如下：

步驟（1）：進行集群內(nèi)部根據(jù)底層物理服務器的高性能標識專屬集群ID；

步驟（2）：進行計算節(jié)點宿主機對應的機柜標識ID；

步驟（3）：根據(jù)kvm 虛擬機對應業(yè)務對性能的需求，判斷是否向高性能專屬高可用集群疏散，如果滿足條件，執(zhí)行步驟（4）；如果不滿足，執(zhí)行步驟（5）；

步驟（4）：在專屬集群內(nèi)根據(jù)業(yè)務類型結合步驟（2），判斷是否在同一機柜，執(zhí)行疏散策略，將同一類型業(yè)務進行多機柜分散部署；

步驟（5）：在非專屬集群內(nèi)部據(jù)業(yè)務類型結合步驟（2），判斷是否在同一機柜，執(zhí)行疏散策略，將同一類型業(yè)務進行多機柜分散部署。

⑦確認執(zhí)行疏散與否，如果疏散，進入步驟⑥；如果不疏散，進入步驟⑩結束；

⑧對于可用主機按照同類型業(yè)務多機柜分散部署，按照內(nèi)存、CPU 負載排序原則，進入步驟⑨；

⑨判斷是否存在不可疏散的虛擬機，如存在，分別處理不可疏散的虛擬機；如不存在，進行批量疏散，進入步驟⑩；

⑩結束

5 結論與展望

本文闡述了一種Openstack 架構下KVM 虛擬機高可用方案來保障業(yè)務連續(xù)性。

具體包括：

（1）提出一種監(jiān)控計算節(jié)點和KVM 虛擬機狀態(tài)的方法提升高可用有效性，采用計算節(jié)點和虛擬機分開監(jiān)控、管理網(wǎng)和業(yè)務網(wǎng)分開監(jiān)控的方法提高虛擬機監(jiān)控有效性；

（2）提出一種虛擬機遷移關聯(lián)業(yè)務性能需求和底層硬件性能的疏散策略及實現(xiàn)方法，提升資源使用效率；

（3）提出一種虛擬機遷移關聯(lián)業(yè)務分布與防止整機柜掉電高可用的疏散策略及實現(xiàn)方法，避免同一類型的所有業(yè)務部署到同一機柜，避免虛擬機遷移容易造成阻塞的問題，保障業(yè)務的連續(xù)性；

（4）提出一種虛擬機遷移通過云管理平臺進行統(tǒng)一調(diào)度管理和靈活的疏散策略實現(xiàn)方法，提升遷移操作效率和準確性，遷移過程易把控，遷移疏散策略靈活。