A Virtual Machine Migration System Based on a CPU Emulator

My Reserches

INDEX †

目的、問題 †

• QEMU上で実装されたVM Migration System (Quasar)を用いて、異なるアーキテクチャ上(x86-PowerPC間)でのVMマイグレーションを行う

動機、背景 †

• VMwareなどのVMモニターはx86上でしか動作しない。
  • Quasarは多くのアーキテクチャ上で動作
  • 特定のアーキテクチャを意図して作ったプログラムを修正せずに、異なるアーキテクチャ上で動かすことができる
• Javaなどの言語VMはアプリケーションレベルのサポートあるであるため、実行環境(ファイルシステムなど)を巻き込んだマイグレーションには適していない。
  • Quasarは実行環境をマイグレーション
  • OSレベルでサポート

貢献 †

• 実用レベルの性能を提供する、CPUエミュレーション上でVMマイグレーションシステム
  • Virtual Networking Facilit：
    • マイグレーション前後で、SSHのセッションなどの接続を切ることなく、マイグレーションを完了する
    • DHCPで割り当てられたIPをそのまま使用する。
  • Staged Migration：
    • マイグレーションを２段階に分けることでマイグレーションによるダウンタイムを削減

提案手法、アイディア、システム †

実装上の仮定 †

• QuasarはQuasarVM(QVM)とforwarding routerからなる(Figure1)
  • forwarding router：マイグレーションとネットワークルーティングの管理
    • forwarding routerはLAN上に一つ存在しなくてはならない。
    • forwarding routerは物理マシン上で動作させ、外部のネットワークからアクセスできなくてはならない
  • QVM:仮想計算環境を提供（Figure2）
• 全てのマシン上では仮想ディスクを使用している必要がある。

Virtual Networking Facilit †

• forwarding routerがLAN上にいる全てのQuasarVMのリストを管理することによって、移動後のQuasarVMの位置を特定できる。

Staged migration †

• 従来の方法：(a)Bundle migration
  • VMをストップ-VMを移動-VMを再起動
  • この方法だと、マイグレーションによるダウンタイムが長くなってしまう
• 提案手法:(b)Staged migration
  • migrationのリクエストがついたら、その時点でのディスクイメージ（など）を送信
    • その間VMは動作し続ける。
  • 転送が終了したら、VMを停止させマイグレーション中に発生したダーティデータを送信
    • ダウンタイムはこの差分の送信時間だけ。
    • ダーティビットの記録はQEMUが提供するSoftwareMMUを使用

提案したものの評価 †

実験環境 †

Server側(PMhp) †

• HP workstation xw4100
  • Linux2.6.13 kernel
  • CPU：Intel Pentium4 (3.0GHz), HyperThreading?有効
  • Memory：1GB

Client側(PMtp) †

• Thinkpad R51
  • Linux2.6.14 kernel
  • CPU：Intel PentiumM (1.5GHz)
  • Memory：512MB

実験１ †

• Netperf 2.4.1を使用してネットワークのスループットを測定
  • Server側：netserverが動作
  • Client側：netperfが動作
  • VMメモリ=256MB
• 1byteのデータを送信しスループットを測定
• QuasarVM、UML、Xenで比較

結果 †

実験２ †

• ApacheBench2.0.41を使用してスループットを測定
  • Server側：Apache 2.0.54を動かす
  • Client側：ApacheBench2.0.41を動かす
  • VMメモリ=256MBに設定
• ClientがServer対し1KB、100KBのファイルの送信を1024回リクエスト
  • 同時にリクエストする量を1-128まで変化させる
• QuasarVM、UML、Xenで比較

結果 †

実験３ †

• マイグレーションによるダウンタイムの比較
  • Bundle MigrationとStaged Migrationを比較
• PMhp→PMtpへマイグレーション
  • VMメモリ：256MB
  • VMディスク：1.25GB
  • PMhp上でforwarding routerを動かす
• SSLを有効・無効で測定
• Workload
  • top：
    • CUIログイン後、topコマンドを実行
    • VMメモリ、VMディスクへの書き込みは小さく、CPUへの負担も小さい
  • x-top：
    • CUIログイン後、X window systemを起動
    • その後、twm,xterm,topを実行
  • kernel：
    • CUIログイン後、カーネルイメージ（bzImage）を作成
    • VMメモリへの書き込みは大きく、CPUへの負担も大きい
  • em-kernel：
    • CUIログイン後、emacs2lパッケージを、ダウンロード-インストール-設定
    • このパッケージはさらに依存関係にある6つのパッケージをダウンロードする
    • その後、bzImageを作成する
    • VMメモリやVMディスクへの書き込み量は大きい

結果 †

結果（おまけ） †

• 本実験のStaged Migrationにおける、マイグレーションデータのサイズ
  

著者 †

• University of Tokyo
  • Koichi Onoue
  • Yoshihiro Oyama
• The University of Electro-Communications
  • Akinori Yonezawa

出典 †

• VTDC06

その他 †

• 感想など