KubeVirt 热迁移零中断！Kube-OVN 如何实现无感热迁移？

在虚拟机的使用场景中，热迁移可以将虚拟机从一个节点迁移到另一个节点，以便进行诸如节点维护、系统升级和故障转移等操作。然而，KubeVirt 在热迁移过程中面临以下挑战：

• KubeVirt 默认不支持Bridge网络模式虚拟机进行热迁移。

• KubeVirt 本身仅处理内存和磁盘迁移，没有针对网络迁移进行特定优化。

• 若虚拟机的 IP 在迁移过程中发生变化，则无法实现无感热迁移。

• 若网络在迁移过程中中断，则无法实现无感热迁移。

Kube-OVN 通过在虚拟机迁移过程中针对上述问题进行了专门处理，用户能够实现无感知的热迁移。经过测试，网络中断时间可以控制在 0.5 秒以内，且不会出现 TCP 链接中断。

使用方法

用户只需在 VM Spec 中添加注解 kubevirt.io/allow-pod-bridge-network-live-migration: "true" 的annotation，Kube-OVN 将在网络迁移过程中自动处理。

1、创建VM

kubectl apply -f - <<EOFapiVersion: kubevirt.io/v1kind: VirtualMachinemetadata:  name: testvmspec:  runStrategy: Always   template:    metadata:      labels:        kubevirt.io/size: small        kubevirt.io/domain: testvm      annotations:        kubevirt.io/allow-pod-bridge-network-live-migration: "true"    spec:      domain:        devices:          disks:            - name: containerdisk              disk:                bus: virtio            - name: cloudinitdisk              disk:                bus: virtio          interfaces:          - name: default            bridge: {}        resources:          requests:            memory: 64M      networks:      - name: default        pod: {}      volumes:        - name: containerdisk          containerDisk:            image: quay.io/kubevirt/cirros-container-disk-demo        - name: cloudinitdisk          cloudInitNoCloud:            userDataBase64: SGkuXG4=EOF

2、 SSH 进入虚拟机，并测试网络联通性

# password: gocubsgovirtctl ssh cirros@testvmping 8.8.8.8

3、在另一个终端中执行迁移，并观察虚拟机的网络联通性

virtctl migrate testvm

可以观察到，在虚拟机热迁移过程中，SSH 连接保持不中断，且ping 只是偶尔出现丢包的情况。

热迁移原理

Kube-OVN在热迁移过程中借鉴了《实时迁移--通过多机箱端口绑定减少停机时间》的灵感。

为确保迁移过程中源虚拟机和目标虚拟机的网络一致，在迁移过程中网络中会同时存在两个相同的IP 地址。在这个过程中需要处理网络冲突和流量混乱的问题。具体步骤如下：

1、KubeVirt 发起迁移，并在目标机器上创建相应的 Pod。

2、Kube-OVN 检测到该 Pod 是热迁移的目标 Pod，并复用源 Pod 的网络端口信息。

3、Kube-OVN 设置流量复制，以便网络流量会同时复制到源 Pod 和目标 Pod。以减少网络切换时带来的中断时间。同时将目标 Pod 的网络端口暂时禁用，因此目标 Pod 实际上不会接收复制的流量，避免流量混乱。

4、KubeVirt 进行VM内存同步。

5、KubeVirt 完成内存同步并停用源Pod。此时，源 Pod 将不再处理网络流量。

6、KubeVirt 激活目标 Pod。此时，libvirt 发送 RARP 以激活目标 Pod 的网络端口，目标 Pod 开始处理流量。

7、KubeVirt 删除源 Pod，完成热迁移。Kube-OVN 通过Watch Migration CR监听迁移完成事件，并在迁移完成后停止流量复制。

在这个过程中，网络中断主要发生在步骤 5 和 6 之间。网络中断时间主要取决于 libvirt 发送 RARP 所需的时间。经过测试，网络中断时间可以控制在 0.5 秒以内，且由于 TCP 重试机制，TCP 连接不会中断。