Was ist Live Migration?

Eine Live Migration ist ein Prozess, bei dem eine virtuelle Maschine (VM) von einem Host zu einem anderen verschoben wird, ohne dass dabei der Zugriff auf die VM unterbrochen wird. Zwischen dem Herunterfahren der alten VM und dem Start der neuen vergeht nur ein kurzer Zeitraum, wodurch Serviceunterbrechungen während Migrationen vermieden werden können. Eine Live Migration wird beispielsweise bei einer geplanten Wartung oder zum Ausgleichen von Workload-Ressourcen durchgeführt. Bei einer Live Migration werden Speicher, Netzwerkkonnektivität und Storage einer VM zu einem neuen Ziel innerhalb des Clusters übertragen. 

Es gibt mehrere Migrationstypen, die bei der Migration virtueller Maschinen genutzt werden können – am häufigsten werden die Live Migration und die Cold Migration verwendet.

Live (Hot) Migration

Bei dieser Migration wird die VM weiterhin auf der Quell-Hostmaschine ausgeführt, während ihre Speicherseiten zum Zielhost übertragen werden. Wenn die Migration fast abgeschlossen ist, pausiert die VM kurz und wird danach auf dem Zielhost ausgeführt. Da bei einer Live Migration keine VMs heruntergefahren werden, sind Ausfallzeiten minimal oder unbemerkbar. Sie stellt deshalb eine gute Wahl für VMs dar, die konstant verfügbar sein müssen. Wenn eine VM jedoch schneller Speicherseiten modifiziert, als diese übertragen werden können, wie es beispielsweise bei VMs mit einer starken I/O-Last (Input/Output) der Fall ist, muss stattdessen eine Cold Migration durchgeführt werden.

Cold Migration

Dieser Migrationstyp wird auch als Non-Live Migration bezeichnet. Er beinhaltet das Herunterfahren einer aktiven VM, bevor diese vom Quellhost zum Zielhost übertragen wird. Während die VM heruntergefahren ist, werden ihre Konfiguration und ihr Speicher auf den Zielhost kopiert. Anschließend wird die VM auf dem neuen Host ausgeführt. Dies sorgt für Ausfallzeiten und bedeutet, dass Ihr System zeitweise nicht erreichbar oder funktionsunfähig ist. Es handelt sich aber dennoch um einen zuverlässigen Migrationsprozess und eine gute Option für VMs mit einer hohen Speicherlast.

Warm Migration

Dieser Migrationstyp reduziert Ausfallzeiten, indem er die meisten VM-Daten während einer Phase des Vorkopierens kopiert, bei der die VMs noch ausgeführt werden. Während der Umstellungsphase werden die VMs angehalten und die restlichen Daten kopiert.

Warum Sie Ihre VMs migrieren sollten

Die Migration von VMs kann folgende Vorteile haben:

• Load Balancing: VMs können auf Hostmaschinen mit einer geringeren Auslastung verschoben werden, wenn ihr Host überlastet oder ein anderer Host nicht ausreichend ausgelastet ist. Mithilfe von Load Balancing kann die Kapazität und Netzwerkperformance von VMs verbessert werden.
• Hardware-Unabhängigkeit: Die Hardware-Unabhängigkeit wird durch den Hypervisor ermöglicht, der das Betriebssystem und Ressourcen von den VMs isoliert. Da sie in isolierten Umgebungen ausgeführt werden, sind VMs nicht von spezifischer Hardware abhängig. In vielen Situationen können Sie eine VM von einer Hardware zu einer anderen migrieren, ohne dass dabei Ausfallzeiten entstehen. (Es gibt allerdings auch Einschränkungen, beispielsweise wenn Sie von einer CPU-Architektur zu einer anderen wechseln.)
• Energieeinsparung: VMs können auf andere Hosts weiterverteilt werden, sodass in Zeiten geringer Auslastung nicht genutzte Hostsysteme abgeschaltet und so Energie und Kosten eingespart werden können.
• Geografische Migration: VMs können an einen anderen physischen Standort verschoben werden, um die Latenzzeit zu verringern oder wenn dies aus anderen Gründen erforderlich ist, beispielsweise zum Ausgleichen von Fehlertoleranz oder Disaster Recovery.

Die meisten Virtualisierungsplattformen enthalten Tools für die Live Migration. Dazu zählen unter anderem folgende Technologien:

Red Hat® OpenShift® Virtualization Live Migration: OpenShift Virtualization baut auf dem KubeVirt-Projekt auf und enthält ein integriertes Live Migration-Tool. Bei der Live Migration wird eine virtuelle Maschine von einem Knoten zu einem anderen innerhalb des OpenShift Clusters übertragen. 

VMware vSphere vMotion: vSphere vMotion ist der Live Migration-Prozess von VMware, der Ausfallzeiten eliminiert und es ermöglicht, eine laufende VM von einem physischen Server zu einem anderen zu verschieben. 

Hyper-V von Microsoft Windows Server: Live Migration ist ein Hyper-V-Feature in Windows Server, mit dem VMs von einem Hyper-V-Host zu einem anderen verschoben werden können.

Nutanix: Die Live Migration-Funktion von Nutanix AHV ermöglicht das Verschieben einer Guest-VM von einem AHV-Host zu einem anderen AHV-Host oder -Cluster, falls beim gewählten Host Ressourcen zur Verfügung stehen.

Eine Live Migration besteht aus mehreren Schritten. Die Schritte können je nach Plattform und Use Case variieren, das Ziel einer Live Migration bleibt jedoch dasselbe. Nachfolgend finden Sie die einzelnen Schritte einer Live Migration mit OpenShift Virtualization.

Schritt 1: Vorbereitung

Der Quellknoten bereitet die VM auf die Migration vor, und der Scheduler, der sich auf der Cluster-Ebene befindet (in diesem Fall der OpenShift Scheduler), wählt den Zielknoten aus. Da eine Live Migration von gemeinsam genutztem Storage abhängig ist, mounten sowohl die Quelle als auch das Ziel gleichzeitig den Storage (d. h. sie greifen auf diesen zu), wenn ein VM-Image gespeichert wird.

Schritt 2: Anfrage

Als nächstes stellt der Quellknoten eine Migrationsanfrage an den Zielknoten. Der Zielknoten beginnt damit, das VM-Image zu laden, und reserviert die korrekte Container-Größe. Für diesen Schritt ist außerdem eine Virtualisierungsplattform erforderlich, damit die VM-Ressourcen zwischen den beiden Umgebungen verteilt und ohne Unterbrechung ausgeführt werden können. Falls keine Ressourcen verfügbar sind, wird die VM weiter ohne Auswirkungen im Quellknoten ausgeführt.

Schritt 3: Übertragung

Der Hypervisor – eine Software, die VMs erstellt und ausführt – kopiert den Speicher aus dem Quellknoten in das Ziel. Es befindet sich eine pausierte Kopie der VM in beiden Knoten, aber der Quellknoten wird als Hauptknoten betrachtet, damit die Migration im Falle eines Fehlers fortgesetzt werden kann.

Schritt 4: Fertigstellung

Nach der Übertragung informiert der Zielknoten den Quellknoten darüber, dass er das Betriebssystem-Image erhalten und die Migrationstransaktion ausgeführt hat. Jetzt wird der Zielknoten zum Primärknoten. Der Quellknoten kann nun die ursprüngliche VM beenden.

Schritt 5: Abschluss

Mit dem neuen Primärknoten ist die Live Migration abgeschlossen. Die migrierte VM wird auf dem Zielknoten ausgeführt, und der Betrieb wird wie gewohnt fortgesetzt.  

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Bei einer Migrationsbeschleunigung in großem Umfang kann Red Hat Ansible Automation Platform die Orchestrierung von VMs und der dazugehörigen IT-Infrastruktur automatisieren. Red Hat OpenShift Virtualization beschleunigt gemeinsam mit Red Hat Ansible Automation Platform die Migration von VMs und unterstützt das Management, den Betrieb und die Modernisierung virtueller Umgebungen. Die Lösung reduziert außerdem menschliche Fehler und verbessert die Konsistenz während der Migration und dem fortlaufenden VM-Workload-Management.