66、轻量级虚拟机检查点与回滚技术解析

轻量级虚拟机检查点与回滚技术解析

在虚拟机技术的应用中，检查点与回滚机制对于系统的容错、迁移和恢复等操作至关重要。传统的检查点与回滚方法存在一些性能瓶颈，而轻量级的实现方式成为了研究的热点。本文将详细介绍轻量级虚拟机检查点与回滚（warmCR）技术，对比冷检查点与回滚（coldCR）、实时检查点与回滚（liveCR），并分析其性能优势。

1. 基于工作集的回滚

部分回滚（partial rollback）是指虚拟机在仅加载部分内存页面后就恢复运行。具体步骤如下：
1. 加载CPU和设备状态 ：VMM首先加载CPU状态和设备状态。
2. 磁盘回滚 ：对磁盘状态进行回滚操作。
3. 预取工作集页面 ：将工作集页面预取到内存中。
4. 冻结非工作集页面 ：通过设置相关页表条目的非存在标志，冻结不在工作集内的页面。
5. 启动虚拟机 ：最后启动虚拟机。

虚拟机启动后，访问非存在页面时可能会触发页面错误。VMM处理页面错误的步骤为：
1. 从检查点映像中将相应的页面内容加载到内存中。
2. 清除非存在标志。
3. 恢复虚拟机。

为了加速回滚过程并减轻性能损失，会派生一个后台线程主动加载内存页面。

2. 两阶段工作负载感知页面保存/加载策略

warmCR通过将虚拟机执行与检查点/回滚操作重叠来实现轻量级检查点/回滚，但会处理大量页面错误。为了减少累积暂停时间，提出