热迁移是IT领域的一个技术概念,主要用于虚拟化技术中,目的是在不停机的情况下,将运行中的虚拟机或应用程序从一台物理主机迁移到另一台物理主机上,同时保持应用的连续性和性能。热迁移的主体是正在运行的虚拟机或应用程序,动作是在不同主机之间进行迁移,其要求是在迁移过程中,应用程序的内存、存储和网络连接等状态需要保持一致。
目前,几乎所有的虚拟化方案都已经实现了热迁移功能,比如KVM、Vmware、Hyper-V和Xen等。虚拟机热迁移技术相对成熟,其优势在于能够提供更高的灵活性和容错能力,特别是在数据中心和云计算服务中,能够帮助管理员更加高效地管理和调度资源。
与虚拟机热迁移相比,容器热迁移则没有成熟的方案。容器迁移在概念上与进程迁移类似,因为在容器技术中,应用程序是在隔离的环境中运行的,而这个隔离环境在技术上是一个进程。
CRIU(Checkpoint/Restore In Userspace)是一个用于进程迁移的工具,它可以将进程的状态保存到文件中,然后通过文件来恢复进程的状态。CRIU项目的起源可以追溯到2007年哥伦比亚大学Oren Laadan博士的Kernel-based Checkpoint and Restart技术,而后于2011年由Pavel Emelyanov等人在Parallels公司进一步发展,形成了Checkpoint/Restore In Userspace(CRIU)。CRIU目前的代码托管在GitHub上。
尽管CRIU的功能强大,但它仍然存在一些缺陷。在虚拟机迁移方面,CRIU面临的是整体内存拷贝迁移以及有限的设备状态保存恢复的问题。而对于容器迁移,主要面临的挑战包括进程的用户态内存迁移、进程保存在内核中的各种状态、虚拟内存映射、打开的文件、凭证、计时器、进程ID等。此外,CRIU还不支持一些特定的应用场景,例如带有调试器的进程、运行在不兼容模式下的任务、UNIX套接字、非TCP/UDP/UNIX/packet和netlink的套接字、 corked UDP套接字、没有IPC命名空间的SysV IPC内存段,以及图形应用。
目前,Docker通过runc/libcontainer支持基于CRIU的两个C/R(Checkpoint/Restore)相关接口:checkpoint和restore,分别用于保存和恢复容器的状态。Docker提供了runc命令行和libcontainer接口函数的调用方式,但是也存在一些限制。
对于容器热迁移的实现,华为也有所贡献。通过与华为工程师李泽帆、邓广兴的交流合作,我们可以了解到华为在Docker容器热迁移Meetup上的探讨,并且通过邮件联系可以获取更多关于华为实现方案与现状的信息。Docker官方也尝试通过pull request的方式整合CRIU相关的代码,但目前该pull request已被关闭。
Docker容器热迁移作为一个热点话题,对于提高容器的可用性、可靠性和灵活性至关重要,尤其是在需要实现容器高可用和负载均衡的场景中。而CRIU作为容器热迁移的关键技术之一,虽然在虚拟机热迁移方面取得了显著进展,但在容器热迁移方面仍然面临一些技术挑战。随着技术的发展和相关问题的逐步解决,预计未来容器热迁移技术将得到更广泛的应用和推广。