仮想計算機遠隔ライブマイグレーションのための透過的なストレージ再配置機構

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  • A Transparent Storage Relocation Mechanism for Wide-area Live Migration of Virtual Machines
  • カソウ ケイサンキ エンカク ライブマイグレーション ノ タメ ノ トウカテキ ナ ストレージ サイハイチ キコウ

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計算機センタやデータセンタの計算機資源の運用効率を高めるために，仮想計算機とそのライブマイグレーション技術が注目されている．仮想計算機を遠隔拠点に対して動的に再配置できれば，資源運用の柔軟性向上や省電力化に寄与すると考えられる．しかし，LAN 環境を想定した既存の仮想計算機技術ではストレージアクセス手法に問題をかかえており，WAN 環境においてライブマイグレーションを効率的に行うことが困難である．そこで本研究では，周辺機器を含めた仮想計算機の実行環境全体の移動を可能にするために，仮想計算機ストレージの透過的な再配置機構を提案する．提案機構はブロックレベルのストレージ I/O プロトコルに対するターゲットサーバとして振る舞い，ライブマイグレーションの際には仮想計算機の動作に支障を与えることなく透過的に仮想ディスクの拠点間再配置を完了する．その評価として，提案手法の基本的な I/O 特性を明らかにしたうえで，実アプリケーションを想定した実験を行った．提案手法においては，オンデマンドなブロック再配置機構のみでは未再配置ブロックの読み込みが遅く，大量のファイルを対象としてランダムに同期 I/O を行うメールサーバ型アプリケーションにおいてはボトルネックとなりうる．しかし，同時並行的に動作する先読み的なブロック再配置機構により，可用 WAN 帯域を利用して効率的にデータが再配置され性能低下が緩和されることが分かった．

Live migration of virtual machines is one of the important features provided by virtual machine monitors, which enables users to move a virtual machine to another physical computer without stopping its operating system. It is very useful for hardware maintenance and load balancing of hosting nodes. The practical use of this feature, however, is limited in LAN environments. In WAN environments, network latencies cause inevitable performance degradation of storage devices shared between source and destination host nodes, which are required to continue storage access of VMs before/after live migration. We propose a transparent, relocatable I/O mechanism for VM migration, which enables VM disk images to be completely migrated to remote nodes without any modification of virtual machine monitors. It works as a target and proxy server of a block-level I/O protocol, and transparently copies virtual disk blocks among source and destination sites. Experiments showed the proposed system achieved feasible I/O performance for applications. Although its on-demand remote block fetch mechanism involves I/O latencies including RTT of WAN environments, this drawback is alleviated by its background block copy mechanism; it prefetches not-yet-cached blocks in an efficient manner by exploiting an available WAN bandwidth.

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