虚拟化技术是实现云计算的关键技术。通过虚拟化技术,可以在一台物理机上创建多台虚拟机,运行多个相互隔离的操作系统,从而增强系统的安全性,提高资源的利用率。随着虚拟化技术应用的普及,虚拟机的高可靠性成为人们关注的重点。虚拟机双机热备技术借助于虚拟机本身可以跨平台移植、与底层硬件无关等特性,实现了高效率、低成本的虚拟机容错机制,成为保障虚拟机高可靠性的重要手段之一。为了实现数据同步,传统虚拟机双机热备采用暂时终止虚拟机和服务的策略,导致双机热备可用性大打折扣,因此,如何提高虚拟机双机热备可用性成为了研究的热点。论文描述了虚拟机系统的发展历史及研究现状,分析了虚拟机系统的基本原理和实现的关键技术,列举了几个经典的虚拟机系统例子,并以Xen为代表深入研究了虚拟机在内存、CPU、I/O方面为虚拟化所做的改变。对目前可见文献中虚拟机双机热备进行分类研究,在此基础上详细阐述了经典的虚拟机双机热备Remus的模型,提出了提高虚拟机双机热备可用性的必要性,并对不同类型的虚拟机双机热备可用性进行了分析。为了提高双机热备的可用性,提出了基于预传输的虚拟机双机热备,即在虚拟机运行时先进行一轮数据同步。同时,为了降低预传输和原停机传输的脏页重复率,提出了SSNUR算法,该算法通过预测将要被使用的脏页,传输预计不会被使用的脏页,避免了过度增加虚拟机的性能负担。针对虚拟机内存、负载以及双机热备的间隔时间三个因素,通过实验测试了预传输改进前后的Remus停机时间。实验结果表明,基于预传输的Remus能有效降低原Remus的停机时间,提高原Remus的可用性。