物理機(jī)到虛擬機(jī)的遷移（Physical-to-Virtual）

P2V 指遷移物理服務(wù)器上的操作系統(tǒng)及其上的應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)到 VMM（Virtual Machine Monitor）管理的虛擬服務(wù)器中。這種遷移方式，主要是使用各種工具軟件，把物理服務(wù)器上的系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)“鏡像”到 VMM 提供的虛擬機(jī)中，并且在虛擬機(jī)中“替換”物理服務(wù)器的存儲(chǔ)硬件與網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序。只要在虛擬服務(wù)器中安裝好相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序并且設(shè)置與原來(lái)服務(wù)器相同的地址（如 TCP/IP 地址等），在重啟虛擬機(jī)服務(wù)器后，虛擬服務(wù)器即可以替代物理服務(wù)器進(jìn)行工作。

P2V 遷移方法

手動(dòng)遷移：

手動(dòng)完成所有遷移操作，需要對(duì)物理機(jī)系統(tǒng)和虛擬機(jī)環(huán)境非常了解。關(guān)閉原有的物理機(jī)上的服務(wù)和操作系統(tǒng)，并且從其他媒質(zhì)上啟動(dòng)一個(gè)新的系統(tǒng)。比如從 LiveCD 上啟動(dòng)一個(gè)新的光盤系統(tǒng)。大部分的發(fā)行版都會(huì)帶有 LiveCD。把物理機(jī)系統(tǒng)的磁盤做成虛擬機(jī)鏡像文件，如有多個(gè)磁盤則需要做多個(gè)鏡像，并且拷貝鏡像到虛擬主機(jī)上。為虛擬機(jī)創(chuàng)建虛擬設(shè)備，加載鏡像文件啟動(dòng)虛擬機(jī)，調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置，并開啟服務(wù)。

半自動(dòng)遷移：

利用專業(yè)工具輔助 P2V 的遷移，把某些手動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化。比如將物理機(jī)的磁盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成虛擬機(jī)格式，這一向是相當(dāng)耗時(shí)的工作，你可以選擇專業(yè)的工具來(lái)完成這個(gè)步驟。這里有大量的工具可以使用，如 RedHat 的開源工具 virt-p2v，Microsoft Virtual Server Migration Toolkit 等。

P2V 熱遷移：

遷移中避免宕機(jī) 。大部分 P2V 工具也有一個(gè)很大的限制：在整個(gè)遷移過(guò)程中，物理機(jī)不可用。在運(yùn)行關(guān)鍵任務(wù)的環(huán)境或有 SLA（服務(wù)水平協(xié)議）的地方，這種工具不可選。幸運(yùn)的是隨著 P2V 技術(shù)的發(fā)展，VMware vCenter Converter 和 Microsoft Hyper-V 已經(jīng)能夠提供熱遷移功能，避免宕機(jī)。目前，P2V 熱遷移僅在 Windows 物理服務(wù)器可用，未來(lái)將添加對(duì) Linux 的支持。

虛擬機(jī)到虛擬機(jī)的遷移（Virtual-to-Virtual）

V2V 遷移是在虛擬機(jī)之間移動(dòng)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，照顧主機(jī)級(jí)別的差異和處理不同的虛擬硬件。虛擬機(jī)從一個(gè)物理機(jī)上的 VMM 遷移到另一個(gè)物理機(jī)的 VMM，這兩個(gè) VMM 的類型可以相同，也可以不同。如 VMware 遷移到 KVM， KVM 遷移到 KVM。可以通過(guò)多種方式將虛擬機(jī)從一個(gè) VM Host 系統(tǒng)移動(dòng)到另一個(gè) VM Host 系統(tǒng)。

V2V 離線遷移

離線遷移（offline migration）：

也叫做常規(guī)遷移、靜態(tài)遷移。在遷移之前將虛擬機(jī)暫停，如果共享存儲(chǔ)，則只拷貝系統(tǒng)狀態(tài)至目的主機(jī)，最后在目的主機(jī)重建虛擬機(jī)狀態(tài)，恢復(fù)執(zhí)行。如果使用本地存儲(chǔ)，則需要同時(shí)拷貝虛擬機(jī)鏡像和狀態(tài)到目的主機(jī)。到這種方式的遷移過(guò)程需要顯示的停止虛擬機(jī)的運(yùn)行。從用戶角度看，有明確的一段服務(wù)不可用的時(shí)間。這種遷移方式簡(jiǎn)單易行，適用于對(duì)服務(wù)可用性要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合。

V2V 在線遷移

在線遷移（online migration)：

又稱為實(shí)時(shí)遷移 (live migration)。是指在保證虛擬機(jī)上服務(wù)正常運(yùn)行的同時(shí)，虛擬機(jī)在不同的物理主機(jī)之間進(jìn)行遷移，其邏輯步驟與離線遷移幾乎完全一致。不同的是，為了保證遷移過(guò)程中虛擬機(jī)服務(wù)的可用，遷移過(guò)程僅有非常短暫的停機(jī)時(shí)間。遷移的前面階段，服務(wù)在源主機(jī)運(yùn)行，當(dāng)遷移進(jìn)行到一定階段，目的主機(jī)已經(jīng)具備了運(yùn)行系統(tǒng)的必須資源，經(jīng)過(guò)一個(gè)非常短暫的切換，源主機(jī)將控制權(quán)轉(zhuǎn)移到目的主機(jī)，服務(wù)在目的主機(jī)上繼續(xù)運(yùn)行。對(duì)于服務(wù)本身而言，由于切換的時(shí)間非常短暫，用戶感覺(jué)不到服務(wù)的中斷，因而遷移過(guò)程對(duì)用戶是透明的。在線遷移適用于對(duì)服務(wù)可用性要求很高的場(chǎng)景。
目前主流的在線遷移工具，如 VMware 的 VMotion，XEN 的 xenMotion，都要求物理機(jī)之間采用 SAN（storage area network）， NAS（network-attached storage）之類的集中式共享外存設(shè)備，因而在遷移時(shí)只需要考慮操作系統(tǒng)內(nèi)存執(zhí)行狀態(tài)的遷移，從而獲得較好的遷移性能。
另外，在某些沒(méi)有使用共享存儲(chǔ)的場(chǎng)合，可以使用存儲(chǔ)塊在線遷移技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) V2V 的虛擬機(jī)在線遷移。相比較基于共享存儲(chǔ)的在線遷移，數(shù)據(jù)塊在線遷移的需要同時(shí)遷移虛擬機(jī)磁盤鏡像和系統(tǒng)內(nèi)存狀態(tài)，遷移性能上打了折扣。但是他使得在采用分散式本地存儲(chǔ)的環(huán)境下，仍然能夠利用遷移技術(shù)轉(zhuǎn)移計(jì)算機(jī)環(huán)境，并且保證遷移過(guò)程中操作系統(tǒng)服務(wù)的可用性，擴(kuò)展了虛擬機(jī)在線遷移的應(yīng)用范圍。V2V 在線遷移技術(shù)消除了軟硬件相關(guān)性，是進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)升級(jí)，維護(hù)等管理操作的有力工具。

V2V 內(nèi)存遷移技術(shù)

對(duì)于 VM 的內(nèi)存狀態(tài)的遷移，XEN 和 KVM 都采用了主流的的預(yù)拷貝（pre-copy）的策略。遷移開始之后，源主機(jī) VM 仍在運(yùn)行，目的主機(jī) VM 尚未啟動(dòng)。遷移通過(guò)一個(gè)循環(huán)，將源主機(jī) VM 的內(nèi)存數(shù)據(jù)發(fā)送至目的主機(jī) VM。循環(huán)第一輪發(fā)送所有內(nèi)存頁(yè)數(shù)據(jù)，接下來(lái)的每一輪循環(huán)發(fā)送上一輪預(yù)拷貝過(guò)程中被 VM 寫過(guò)的臟頁(yè)內(nèi)存 dirty pages。直到時(shí)機(jī)成熟，預(yù)拷貝循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入停機(jī)拷貝階段，源主機(jī)被掛起，不再有內(nèi)存更新。最后一輪循環(huán)中的臟頁(yè)被傳輸至目的主機(jī) VM。預(yù)拷貝機(jī)制極大的減少了停機(jī)拷貝階段需要傳輸?shù)膬?nèi)存數(shù)據(jù)量，從而將停機(jī)時(shí)間大大縮小。
然而，對(duì)于更新速度非常快的內(nèi)存部分，每次循環(huán)過(guò)程都會(huì)變臟，需要重復(fù) pre-copy，同時(shí)也導(dǎo)致循環(huán)次數(shù)非常多，遷移的時(shí)間變長(zhǎng)。針對(duì)這種情況，KVM 虛擬機(jī)建立了三個(gè)原則：集中原則，一個(gè)循環(huán)內(nèi)的 dirty pages 小于等于 50；不擴(kuò)散原則， 一個(gè)循環(huán)內(nèi)傳輸?shù)?dirty pages 少于新產(chǎn)生的；有限循環(huán)原則，循環(huán)次數(shù)必須少于 30。在實(shí)現(xiàn)上，就是采取了以下措施：

有限循環(huán)：

循環(huán)次數(shù)和效果受到控制，對(duì)每輪 pre-copy 的效果進(jìn)行計(jì)算，若 pre-copy 對(duì)于減少不一致內(nèi)存數(shù)量的效果不顯著，或者循環(huán)次數(shù)超過(guò)了上限，循環(huán)將中止，進(jìn)入停機(jī)拷貝階段。
在被遷移 VM 的內(nèi)核設(shè)置一個(gè)內(nèi)存訪問(wèn)的監(jiān)控模塊。在內(nèi)存 pre-copy 過(guò)程中，VM 的一個(gè)進(jìn)程在一個(gè)被調(diào)度運(yùn)行的期間，被限制最多執(zhí)行 40 次內(nèi)存寫操作。這個(gè)措施直接限制了 pre-copy 過(guò)程中內(nèi)存變臟的速度，其代價(jià)是對(duì) VM 上的進(jìn)程運(yùn)行進(jìn)行了一定的限制。

Virtual-to-Physical 虛擬機(jī)到物理機(jī)的遷移

V2P 指把一個(gè)操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)從一個(gè)虛擬機(jī)中遷移到物理機(jī)的主硬盤上，是 P2V 的逆操作。它可以同時(shí)遷移虛擬機(jī)系統(tǒng)到一臺(tái)或多臺(tái)物理機(jī)上。盡管虛擬化的基本需求是整合物理機(jī)到虛擬機(jī)中，但這并不是虛擬化的唯一的應(yīng)用。比如有時(shí)虛擬機(jī)上的應(yīng)用程序的問(wèn)題需要在物理機(jī)上驗(yàn)證，以排除虛擬環(huán)境帶來(lái)的影響。另外，配置新的工作站是件令 IT 管理者頭痛的事情，但虛擬化的應(yīng)用可以幫助他解決這個(gè)難題。先配置好虛擬機(jī)，然后運(yùn)用硬盤克隆工具復(fù)制數(shù)據(jù)至工作站硬件，比如賽門鐵克的 Save & Restore (Ghost)。不過(guò)這種克隆方法有兩個(gè)局限：一個(gè)鏡像只能運(yùn)用在同種硬件配置的機(jī)器上；要想保存配置的修改，只能重做新的鏡像。
V2P 的遷移可以通過(guò)確定目標(biāo)的物理環(huán)境來(lái)手動(dòng)完成，如把一個(gè)特定的硬盤加載到虛擬系統(tǒng)中，然后在虛擬環(huán)境中安裝操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，最后手動(dòng)修改系統(tǒng)配置和驅(qū)動(dòng)程序。這是一個(gè)乏味且不確定的過(guò)程，特別是在新的環(huán)境比舊的環(huán)境包含更多大量不同的硬件的情況下。為了簡(jiǎn)化操作，我們可以利用專門的遷移工具以自動(dòng)的方式來(lái)完成部分或全部遷移工作。目前支持 V2P 轉(zhuǎn)換的工具有 PlateSpin Migrate 和 EMC HomeBase。使用這樣的工具使得 V2P 轉(zhuǎn)換過(guò)程更簡(jiǎn)易，并且比使用第三方磁盤鏡像工具更快捷。

V2P 遷移方法

V2P 的不確定性導(dǎo)致自動(dòng)化工具不多，目前主要有以下幾種解決方案：
VMware 官方推薦的是使用 Ghost+sysprep 來(lái)實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化的遷移。
基于備份和恢復(fù)操作系統(tǒng)的解決方案。這個(gè)方案利用了現(xiàn)成的系統(tǒng)備份恢復(fù)工具，沒(méi)有體現(xiàn)虛擬機(jī)和物理機(jī)的差別，類似于 P2P（Physical-to-Physical 物理機(jī)到物理機(jī)遷移）。注意備份工具能夠恢復(fù)系統(tǒng)到異構(gòu)硬件平臺(tái)上。
開源工具的解決方案。適合 Linux/Unix 系統(tǒng)，使用開源工具和腳本，手動(dòng)遷移系統(tǒng)。這個(gè)方案難度較大，適合有經(jīng)驗(yàn)的管理員。