A Performance Study of VM Live Migration Over the WAN
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Master Thesis Electrical Engineering April 2015 A Performance Study of VM Live Migration over the WAN TAHA MOHAMMAD CHANDRA SEKHAR EATI Department of Communication Systems Blekinge Institute of Technology SE-371 79 Karlskrona Sweden This thesis is submitted to the School of Computing at Blekinge Institute of Technology in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Electrical Engineering on Telecommunication Systems. The thesis is equivalent to 40 weeks of full time studies. Contact Information: Author(s): Taha Mohammad, Chandra Sekhar Eati. E-mail: [email protected], [email protected]. University advisor(s): Dr. Dragos Ilie, Department of Communication Systems. University Examiner(s): Prof. Kurt Tutschku, Department of Communication Systems. School of Computing Blekinge Institute of Technology Internet : www.bth.se SE-371 79 Karlskrona Phone : +46 455 38 50 00 Sweden Fax : +46 455 38 50 57 Abstract Virtualization is the key technology that has provided the Cloud computing platforms a new way for small and large enterprises to host their applications by renting the available resources. Live VM migration allows a Virtual Machine to be transferred form one host to another while the Virtual Machine is active and running. The main challenge in Live migration over WAN is maintaining the network connectivity during and after the migration. We have carried out live VM migration over the WAN migrating different sizes of VM memory states and presented our solutions based on Open vSwitch/VXLAN and Cisco GRE approaches. VXLAN provides the mobility support needed to maintain the network connectivity between the client and the Virtual machine. We have setup an experimental testbed to calculate the concerned performance metrics and analyzed the performance of live migration in VXLAN and GRE network. Our experimental results present that the network connectivity was maintained throughout the migration process with negligible signaling overhead and minimal downtime. The downtime variation experience with change in the applied network delay was relatively higher when compared to variation experienced when migrating different VM memory states. The total migration time experienced showed a strong relationship with size of the migrating VM memory state. Keywords: GRE, Live Virtual machine migration, Live VM migration, Virtualization, VM, VXLAN, Xen, Wide Area Network, WAN Acknowledgments We would like to firstly thank the Almighty God for blessing us with knowledge, strength and guidance. We would also like to thank our beloved parents and other family members for the unconditional support and love. They are always with us. We are deeply graceful to our supervisor, Dr. Dragos Ilie, for his help, encouragement and support through out the thesis work with valuable suggestions. We had learnt a lot in the entire process from various meeting and crucial discussions with him, which also helps us in future careers. He also helped us by providing feedback during the meeting which is the crucial part for the successful completion of our Master thesis, which also helped us in following the right track. Therefore, it is our great pleasure to thank him and express our heartfelt appreciation for his guidance and support. Our next gratitude goes to Dr. Anders Nelsson and Dr. Yuriy Andrushko for lending us lab rooms and Cisco hardware routers for our experiment, which was one of the vital elements in our laboratory test-bed. Furthermore, we would like to thank Prof. Dr. Kurt Tutschku for his useful suggestions and motivation through out the study process of master thesis. Last but not the least, we would like to thank all our classmates and cheerful group of friends (Amulya, Kamal, Sansank, Umesh and Pawan) for their encouragement towards us. We have shared lots of precious moments with them through out a year in Sweden. We will be forever grateful for all your love and help and we wish you all the best. Mohammad Taha & Chandra Sekhar Eati Karlskrona, April 2015 LIST OF CONTENTS 8 333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333338 838 !)+,#!1+!&%33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333: 6/6/6 #!$#""('#&() -(#"//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////8 6/6/7 "%)'#&() -(#".///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////9 839 !- !)+!&%33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333< 6/7/6 * &(#"#*& //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////: 6/7/7 "('# * &(#"/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////; 9 33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> 938 &$'&%%+*& !)+!&%333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333> 7/6/6 !#&,(( &(#"////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////< 7/6/7 (+#&(( &(#"///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////= 7/6/8 ''((!&(#"/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////> 939 #+&)"*33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333387 7/7/6 '(( &(#"/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////65 7/7/7 (+#&(( &(#"////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////66 93: -)-!.&%33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333389 93; '%-.!+ 3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333338; 7/9/6 $"*+('''//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////6: : 33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333338> :38 )&#$++$%+3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333338> :39 *) (,*+!&%333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333338? :3: &#* !-333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333338? ; 3333333333333333333333333333333333338@ ;38 33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333338@ 9/6/6 "'( (# #!!)"(#"/////////////////////////////////////////////////////////////////////////75 9/6/7 &#'(#!!)"(#""!$$"(#!) ('(///////////////////////////////////76 9/6/8 &!#&!(////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////76 9/6/9 * &(#")'" 1//////////////////////////////////////////////////////////////////////////77 9/6/: )&(,'$(////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////78 9/6/; '''////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////79 9/6/< 0 #!!)"(#"//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////79 ;39 +,%%#!%33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333339< 9/7/6 '#0()"" "3&#*&2&#*&)"" "4///////7; ;3: )+&!*+)!,+!&%3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333339> ;3; ,*+&$+$!*+)!,+!&%333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333339? < *) + &&#&033333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333339@ <38 *+3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333339@ <39 &)+&)0%)!&*33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333:9 <3: )&)$% +)!*333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333:: = /')!$%+#*,#+*%%#0*!*33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333:< =38 '')& ****$%+3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333:= =39 '')& ****$%+2&$')!*&%.!+ 3333333333333333333333333333;; =3: &%%+!&%&%+!%,!+0333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<9 =3; +.&)"-) 3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<9 > &%#,*!&%%,+,)&)"33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<= >38 &%#,*!&%33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<= >39 ,*+,+,)&)"3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<= 33333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<= 3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<= "(&"(! #!$)(&,'(! "(&3 4////////////////////////////////////////////////////////:; 3333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333<? ",$&*'#& "'( (#"//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////:=