虚拟机迁移的两种方式，虚拟机在线迁移的五个步骤有哪些

***：主要探讨虚拟机迁移相关内容，提及虚拟机存在两种迁移方式，但未具体说明是哪两种。重点关注虚拟机在线迁移，不过仅提出了在线迁移有五个步骤，却没有阐述这些步骤具体是什么内容，整体只是引出了虚拟机迁移方式以及在线迁移步骤这两个关于虚拟机迁移的重要话题，缺乏具体的迁移方式和在线迁移步骤的详细信息。

《虚拟机在线迁移全解析：两种方式下的五个步骤》

一、引言

虚拟机在线迁移是云计算和虚拟化环境中的一项重要技术，它允许在不中断虚拟机运行的情况下，将虚拟机从一个物理主机迁移到另一个物理主机，这一技术在数据中心的资源优化、服务器维护、负载均衡等方面具有广泛的应用，虚拟机在线迁移主要有基于共享存储的迁移和基于无共享存储（块级复制）的迁移两种方式，下面将分别阐述这两种方式下在线迁移的五个步骤。

二、基于共享存储的虚拟机在线迁移步骤

1、迁移准备阶段

资源检查：源主机和目标主机首先需要进行资源检查，这包括检查CPU、内存、网络带宽等资源是否满足虚拟机迁移的要求，对于CPU，要确保目标主机有足够的处理能力来承担虚拟机的负载，如果虚拟机运行着多个计算密集型任务，目标主机的CPU核心数和频率应该能够维持这些任务的正常运行，内存方面，需要有足够的空闲内存来容纳虚拟机的内存占用，在网络带宽方面，要保证有足够的带宽用于迁移过程中的数据传输，特别是在迁移内存数据和控制信息时。

共享存储连接验证：由于这种迁移方式基于共享存储，所以必须验证源主机和目标主机与共享存储的连接，确保两台主机都能够正常读写共享存储中的虚拟机磁盘文件，如果共享存储是通过存储区域网络（SAN）连接的，要检查网络连接的稳定性，如光纤通道是否正常、网络交换机的端口状态等，如果是基于网络文件系统（NFS）的共享存储，要检查NFS服务器与主机之间的挂载点是否正确，权限是否合适，以及网络通信是否畅通。

虚拟机状态检查：对要迁移的虚拟机进行状态检查，确保其运行正常，没有处于错误状态或者正在进行一些不适合迁移的操作，如正在进行大规模磁盘写入或者复杂的网络配置变更，记录虚拟机当前的配置信息，包括CPU分配、内存大小、网络设置等，以便在目标主机上正确还原虚拟机的运行环境。

2、预迁移数据传输阶段

内存数据预传输：开始传输虚拟机的内存数据，在这个过程中，虚拟机管理系统（如VMware vSphere、KVM等）会采用一些优化算法来减少数据传输量，采用内存脏页跟踪技术，只传输在特定时间段内被修改过的内存页面（脏页），这样可以大大提高传输效率，因为通常虚拟机内存中的大部分数据在短时间内是不变的，为了保证数据的完整性，会对传输的数据进行校验和计算，在目标主机接收到数据后进行校验，确保数据没有在传输过程中被损坏。

控制信息传输：除了内存数据，还会传输虚拟机的控制信息，这些控制信息包括虚拟机的运行状态（如正在运行的进程、线程状态等）、网络连接状态（如虚拟网络接口的MAC地址、IP地址分配、网络连接的会话状态等）以及设备状态（如虚拟磁盘设备、虚拟光驱等设备的挂载和使用状态），这些控制信息对于在目标主机上准确还原虚拟机的运行状态至关重要。

3、暂停 - 传输 - 恢复循环阶段

短暂暂停虚拟机：在预迁移数据传输到一定程度后，需要短暂暂停虚拟机，这个暂停时间非常短，通常在毫秒级别，以确保对虚拟机内部运行的应用程序影响最小，在暂停期间，会停止虚拟机的CPU执行和内存写入操作，以便获取最新的内存状态。

剩余数据传输：在暂停期间，快速传输剩余的内存数据和尚未传输的控制信息，由于暂停时间很短，需要高速的数据传输通道来确保在这个时间内完成数据传输，在高速网络环境下（如10Gbps或更高的以太网网络），可以更快地完成剩余数据的传输。

在目标主机恢复虚拟机：在完成剩余数据传输后，立即在目标主机上恢复虚拟机的运行，目标主机根据接收到的控制信息和内存数据，还原虚拟机的运行环境，包括恢复CPU执行、内存读写操作以及网络和设备状态，虚拟机内部的应用程序会继续从暂停时的状态运行，对于用户和应用程序来说，几乎感觉不到迁移的发生。

4、迁移后调整阶段

网络重定向：在虚拟机在目标主机上恢复运行后，需要进行网络重定向操作，将虚拟机的网络流量从源主机的网络接口重定向到目标主机的网络接口，这涉及到更新网络交换机的转发表，使得发往虚拟机的数据包能够正确地到达目标主机，要确保虚拟机的网络连接不会因为迁移而中断，对于一些基于TCP/IP协议的长连接应用（如数据库连接、Web应用的持久连接等），要保持连接的稳定性。

设备重新映射：对虚拟机的设备进行重新映射，如果虚拟机在源主机上使用了特定的虚拟磁盘设备或其他硬件设备（如虚拟GPU等），在目标主机上要确保这些设备的映射正确，对于虚拟磁盘设备，要保证其在共享存储上的访问路径正确，并且具有相同的读写权限。

性能优化调整：根据目标主机的硬件资源情况，对虚拟机的资源分配进行优化调整，如果目标主机的CPU性能比源主机更强，可以适当增加虚拟机的CPU份额，以提高虚拟机的性能，同样，如果目标主机的内存资源更为充裕，可以考虑为虚拟机分配更多的内存，以优化虚拟机内部应用程序的运行效率。

5、迁移完成确认阶段

状态检查与验证：对迁移后的虚拟机进行全面的状态检查和验证，检查虚拟机的运行状态是否正常，包括检查虚拟机内部运行的应用程序是否正常工作，是否有错误日志产生，验证虚拟机的资源分配是否与迁移前一致，如CPU使用率、内存使用率等是否在正常范围内，检查网络连接是否稳定，虚拟机是否能够正常与外部网络进行通信，如是否能够正常访问其他服务器、是否能够响应客户端的请求等。

数据完整性验证：验证虚拟机磁盘数据的完整性，通过对比迁移前后共享存储上虚拟机磁盘文件的哈希值或者采用其他数据完整性验证方法，确保在迁移过程中磁盘数据没有被损坏或丢失，如果发现数据存在问题，要及时采取措施进行修复，如从备份中恢复数据或者重新进行迁移操作。

迁移记录更新：更新迁移记录，记录迁移的相关信息，如迁移的时间、源主机和目标主机的标识、虚拟机的名称和配置信息等，这些记录对于数据中心的管理、故障排查以及审计等方面具有重要的意义。

三、基于无共享存储（块级复制）的虚拟机在线迁移步骤

1、迁移准备阶段

源主机和目标主机资源评估：与基于共享存储的迁移类似，首先要对源主机和目标主机的资源进行评估，检查CPU、内存和网络资源是否满足迁移要求，由于这种迁移方式不依赖于共享存储，所以重点要考虑目标主机的存储资源是否足够容纳虚拟机的磁盘数据，如果目标主机的本地存储容量有限，可能需要进行存储扩容或者选择其他有足够存储容量的目标主机。

虚拟机磁盘数据准备：对要迁移的虚拟机磁盘数据进行准备工作，这包括确定磁盘数据的大小、格式以及数据存储的位置，在一些情况下，可能需要对磁盘数据进行压缩或者加密处理，以便在迁移过程中减少数据传输量或者提高数据安全性，要检查磁盘数据的完整性，确保没有磁盘坏块或者数据损坏的情况，因为这些问题可能会导致迁移失败或者数据丢失。

网络连接建立与优化：建立源主机和目标主机之间的网络连接，确保网络连接具有足够的带宽和稳定性，由于在这种迁移方式下，需要传输大量的磁盘数据，所以网络连接的质量尤为重要，可以采用网络链路聚合技术来增加网络带宽，或者优化网络路由，减少网络延迟，要在源主机和目标主机上配置网络防火墙规则，允许迁移相关的数据传输，防止网络安全策略阻止迁移过程。

2、磁盘数据预复制阶段

初始磁盘数据复制：开始复制虚拟机的磁盘数据，在这个阶段，会采用块级复制技术，将虚拟机磁盘的块数据从源主机复制到目标主机，为了提高复制效率，可以采用多线程或者异步复制的方式，可以将磁盘数据分成多个块，同时使用多个线程进行复制，每个线程负责复制一部分数据块，异步复制则允许在复制过程中，源主机继续处理虚拟机的磁盘读写操作，而不需要等待整个磁盘数据复制完成。

数据一致性维护：在磁盘数据复制过程中，要维护数据的一致性，由于虚拟机在源主机上仍然处于运行状态，可能会有新的磁盘写入操作，为了确保复制到目标主机上的磁盘数据是最新的和一致的，会采用一些技术手段，采用日志记录技术，记录在磁盘数据复制期间源主机上的磁盘写入操作，然后在适当的时候将这些写入操作应用到目标主机的磁盘数据上。

3、内存数据传输与虚拟机暂停 - 传输 - 恢复循环阶段

内存数据传输：在磁盘数据预复制到一定程度后，开始传输虚拟机的内存数据，同样，采用内存脏页跟踪技术来减少内存数据传输量，将内存中的脏页数据传输到目标主机，同时传输虚拟机的控制信息，如前面所述的运行状态、网络连接状态和设备状态等。

短暂暂停虚拟机：在内存数据传输到一定程度后，短暂暂停虚拟机，这个暂停时间要尽可能短，以减少对虚拟机内部应用程序的影响，在暂停期间，停止虚拟机的CPU执行和内存写入操作，获取最新的内存状态。

剩余数据传输与恢复：在暂停期间，快速传输剩余的内存数据和尚未传输的控制信息，然后在目标主机上恢复虚拟机的运行，根据接收到的控制信息和内存数据，在目标主机上还原虚拟机的运行环境，包括恢复CPU执行、内存读写操作以及网络和设备状态。

4、迁移后调整阶段

存储映射调整：由于这种迁移方式不基于共享存储，在目标主机上需要对虚拟机的存储映射进行调整，将虚拟机的磁盘数据在目标主机的本地存储上进行正确的映射，确保虚拟机能够正常访问磁盘数据，这可能涉及到更新虚拟机的磁盘驱动程序或者存储管理系统的配置，使得虚拟机能够识别和使用目标主机上的磁盘存储资源。

网络和设备重新配置：进行网络重定向和设备重新映射操作，与基于共享存储的迁移类似，更新网络交换机的转发表，确保虚拟机的网络流量能够正确地在目标主机上进出，对虚拟机的设备进行重新映射，保证设备在目标主机上的正常使用，如虚拟磁盘设备、虚拟网络设备等的正确配置。

性能优化与资源调整：根据目标主机的硬件资源情况，对虚拟机的资源分配进行优化调整，如果目标主机的CPU性能较好，可以适当增加虚拟机的CPU核心数或者提高CPU频率份额，如果目标主机的内存资源充足，可以为虚拟机分配更多的内存，以提高虚拟机的运行效率。

5、迁移完成确认阶段

状态检查与验证：全面检查迁移后虚拟机的运行状态，检查虚拟机内部运行的应用程序是否正常工作，是否有错误日志产生，验证虚拟机的资源分配是否与迁移前一致，如CPU使用率、内存使用率等是否在正常范围内，检查网络连接是否稳定，虚拟机是否能够正常与外部网络进行通信。

数据完整性检查：检查虚拟机磁盘数据在目标主机上的完整性，通过对比磁盘数据的哈希值或者采用其他数据完整性检查方法，确保在迁移过程中磁盘数据没有被损坏或丢失，如果发现数据存在问题，要及时采取措施进行修复，如从备份中恢复数据或者重新进行迁移操作。

迁移记录更新：更新迁移记录，记录迁移的相关信息，如迁移的时间、源主机和目标主机的标识、虚拟机的名称和配置信息等，这些记录对于数据中心的管理、故障排查以及审计等方面具有重要的意义。

四、结论

虚拟机在线迁移无论是基于共享存储还是无共享存储的方式，都包含了相似的五个主要步骤：迁移准备、数据预传输、暂停 - 传输 - 恢复循环、迁移后调整和迁移完成确认，在每个步骤中，由于存储方式的不同，具体的操作和技术细节存在差异，这些技术的不断发展和完善，使得数据中心能够更加灵活、高效地管理虚拟机资源，提高资源利用率，降低运营成本，并且在服务器维护、负载均衡等方面提供了更加有效的解决方案。