题目：虚拟机迁移网络连接重定向系统设计与实现

虚拟机在线迁移可以有效屏蔽底层硬件的动态性、分布性和异构性给软件运行带来的影响，进而实现虚拟计算系统的资源聚合、负载均衡、容错保障等目标。已有的方案解决了同一子网环境内的迁移，然而，网络计算资源分布越来越广，对虚拟机迁移技术提出了从单一子网环境向跨子网环境的迁移需求。目前的方案难以满足这一需求，其缺陷在于：当虚拟机跨子网迁移时，其网络接入点发生改变，导致网络路由路径发生变化，针对此问题，若保持虚拟机的IP地址不变，则无法支持继续通信；另一方面，基于重新配置虚拟机IP地址的方式，破坏了网络会话的持续，无法保证上层应用程序运行的稳定性，进而导致应用失败、服务中断等问题。因此，需要提供一种新的网络连接重定向机制，支持虚拟机跨子网迁移模式。基于上述分析，本文通过研究虚拟机跨子网迁移特征及其对网络连接重定向的需求，借鉴代理移动IP技术思想，提出了相应的解决思路，设计并实现了虚拟机监控器控制的移动IP系统。本文的主要贡献如下：1. 通过分析虚拟机跨子网迁移中的网络切换行为，结合移动IP技术，提出了将虚拟机视为移动网络中移动节点的思想；2. 移动IP的基本假设是，移动节点根据无线信号的变化来发现和预测其自身网络接入位置的变化，移动节点本身要参与网络重定向的工作；而虚拟机迁移与上述特点完全不同，考虑到虚拟机监控器可以发现、预测和主导虚拟机迁移过程的特点，本文提出了虚拟机监控器控制的移动IP解决方案；3. 分析了影响迁移时虚拟机网络恢复时间的关键因素，提出了利用代理ARP与免费ARP机制快速更新MAC地址的解决思路，降低了迁移时虚拟机网络恢复时间；4. 在系统实现的基础上，分析了系统的虚拟机网络恢复时间和网络数据转发性能。实验表明，在引入本系统支持虚拟机跨子网迁移的功能后，网络恢复时间为3s左右，相比Xen的单子网内迁移，仅增加200ms到500ms。另外，基于本系统提供的数据转发机制，虚拟机运行时的网络性能与Xen虚拟机的网络性能相比差异在3%之内，引入的负载影响可以忽略。