專利名稱：一種面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的系統(tǒng)級(jí)虛擬化技術(shù)及虛擬機(jī)遷移技術(shù)，具體涉及一種面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法。
背景技術(shù)：
虛擬機(jī)在線遷移技術(shù)是一種非常重要的技術(shù)，在虛擬化的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心中扮演著至關(guān)重要的重要。通過虛擬機(jī)的遷移，云數(shù)據(jù)中心管理員可以動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心的負(fù)載分配，進(jìn)而達(dá)到負(fù)載均衡或節(jié)能等目的。相比于停機(jī)遷移，在線遷移導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間非常短，用戶往往感受不到服務(wù)的中斷。目前，廣泛使用的虛擬機(jī)在線遷移技術(shù)是預(yù)拷貝技術(shù)，即第一輪數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候把整個(gè)CPU的狀態(tài)和內(nèi)存狀態(tài)都通過網(wǎng)絡(luò)從源物理機(jī)拷貝到目標(biāo)物理機(jī)，然后在這段拷貝時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的新的臟頁(yè)數(shù)據(jù)，通過第二輪拷貝從源物理機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)物理機(jī)，然后進(jìn)行第三輪、第四輪的傳輸，最終當(dāng)源物理機(jī)上的臟頁(yè)數(shù)據(jù)小到一定程度，源機(jī)器就停機(jī)不執(zhí)行，把這最后的臟頁(yè)數(shù)據(jù)傳輸完后，在目標(biāo)物理機(jī)上啟動(dòng)虛擬機(jī)，并繼續(xù)提供服務(wù)。但是，虛擬機(jī)的遷移過程往往會(huì)產(chǎn)生一定的遷移開銷，特別是數(shù)據(jù)傳輸時(shí)產(chǎn)生的巨大網(wǎng)絡(luò)開銷。因此，如何降低虛擬機(jī)遷移產(chǎn)生的開銷是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。特別是大規(guī)模的虛擬機(jī)環(huán)境中，當(dāng)多個(gè)虛擬機(jī)需要同時(shí)遷移的時(shí)候，如果遷移的策略制定的不好，會(huì)導(dǎo)致不必要的遷移開銷。另外，在制定遷移決策的時(shí)候，降低總體的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，不僅能降低總的遷移開銷，而且可以大大加快遷移的進(jìn)程。傳統(tǒng)的遷移決策方法，往往只根據(jù)CPU等利用率數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移決策。這種方法存在幾個(gè)問題:(I)根據(jù)CPU利用率進(jìn)行遷移后，可能會(huì)破壞負(fù)載間的組合關(guān)系，把相互競(jìng)爭(zhēng)的應(yīng)用程序整合到 一起了 ；(2)缺少一種快速的遷移決策方法來(lái)降低遷移的次數(shù)及遷移產(chǎn)生的開銷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種既能減少總的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，又能降低了虛擬機(jī)總的遷移開銷的一種面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:一種面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法，包括如下步驟:步驟a:輸入的信息包括初始方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系列表S，以及目標(biāo)方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系列表T，然后分別對(duì)初始方案和目標(biāo)方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)映射關(guān)系進(jìn)行歸類，用集合表示為CX=ICX1, CX2, - ,CXJ和CY=ICY1, CY2, - ,CYJ，S表示初始方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)映射的種類數(shù)，t表示目標(biāo)方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)映射的種類數(shù)，CXi表示初始方案中第i種虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系，Xi表示這種映射關(guān)系的數(shù)量，I ^ i ^ S, CYj表示目標(biāo)方案中第j種虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系，Yj表示這種映射關(guān)系的數(shù)量，I彡j彡t;
步驟b:預(yù)處理，消除初始方案和目標(biāo)方案中相同的映射關(guān)系。遍歷CX和CY，如果發(fā)現(xiàn)CXi和CY^屬于同一種映射關(guān)系，則消去重復(fù)的映射關(guān)系，可消去的個(gè)數(shù)為Ix1-Y^，更新Xi和Yj的值，如果Xi ^ Yj,更新Xi的值為Xi=X1-Yj,更新Yi的值為Yj=O,反之，更新Yi的值為YfY^-Xi,更新Xi的值為Xi=O,如果Xi等于0，則說明CXi已不存在，從CX集合中刪除CXi這種映射關(guān)系，如果Y」等于0，則說明CY^已不存在，從CY集合中刪除CY^這種映射關(guān)系;步驟c:把從初始方案快速轉(zhuǎn)移至目標(biāo)方案的問題映射為尋找從初始方案到目標(biāo)方案的最佳匹配組合，所謂最佳指的是用最少的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，包括移進(jìn)虛擬機(jī)或移出虛擬機(jī)，就可以把初始方案調(diào)整為目標(biāo)方案，具體的步驟包括:步驟①:計(jì)算每個(gè)CXi轉(zhuǎn)移到每個(gè)CY^需要的遷移次數(shù)。假設(shè)總的負(fù)載種類數(shù)為C，Wi表示初始方案中第i種虛擬機(jī)負(fù)載的個(gè)數(shù)，W/表示目標(biāo)方案中第i種虛擬機(jī)負(fù)載的個(gè)數(shù)，那么CXi中各虛擬機(jī)負(fù)載的情況可以表示為[WpW2, - ,Wc], CYj中各虛擬機(jī)負(fù)載的情況可以表示為[W/，W2’，…，W?！?]，則CXi轉(zhuǎn)移到CY^所需的虛擬機(jī)遷移次數(shù)表示為Step= IW1-W/ I+ I w2-w2，+…+ I Wc-Wc，I ；步驟②:遍歷每個(gè)CXi到每個(gè)CYjK需的遷移次數(shù)Step，找出需要最小虛擬機(jī)遷移次數(shù)的那個(gè)匹配組合作為從初始方案到目標(biāo)方案的最佳匹配組合，P表示總的匹配個(gè)數(shù)，M表示虛擬機(jī)移進(jìn)移出的次數(shù)，那么匹配組合的格式可以表示如下:(CXr)CYjiStepkIMkl, Mk2, - ,MkJ，I彡k彡P(guān)，它的意思是表示初始映射方案CXi轉(zhuǎn)移到目標(biāo)映射方案CY^所需要的虛擬機(jī)遷移的次數(shù)最少，即需要Skpk次，Mkl, Mk2,…，Mkc表示所有這C種虛擬機(jī)負(fù)載的具體調(diào)整方案，如果M>0，表示初始方案中該虛擬機(jī)的個(gè)數(shù)小于目標(biāo)方案中該虛擬機(jī)的個(gè)數(shù)，需要移進(jìn)M個(gè)虛擬機(jī)，如果M=0，表示初始方案和目標(biāo)方案中該虛擬機(jī)負(fù)載的數(shù)目是相同的，不需要遷移虛擬機(jī)，如果M〈0，表示初始方案中該虛擬機(jī)的個(gè)數(shù)大于目標(biāo)方案中該虛擬機(jī)的個(gè)數(shù)，需要移出M個(gè)虛擬機(jī)，更新Xi和Yi的值，如果Xi > Yj,更新Xi的值為Xi=X1-Yp更新Yi的值為Yf 0，反之，更新Yi的值為YfY廠Xi，更新Xi的值為Xi=O,如果Xi等于0，則說明CXi已不存在，從CX集合中刪除CXi這種映射關(guān)系，如果Yj等于0，則說明CY^已不存在，從CY集合中刪除`CY`^這種映射關(guān)系；步驟③:重復(fù)步驟②，直到CX集合或CY集合為空；步驟d:后處理，減去重復(fù)計(jì)算的遷移次數(shù)。因?yàn)橐瞥龅奶摂M機(jī)可以為其他需要移進(jìn)虛擬機(jī)的匹配組合所用，所以只需統(tǒng)計(jì)一次移出或移進(jìn)的次數(shù)就可以，因此最終的總遷
移次數(shù)需要減去的重復(fù)計(jì)算的遷移次數(shù)為II
權(quán)利要求
1.一種面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟a:輸入的信息包括初始方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系列表S，以及目標(biāo)方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系列表T，然后分別對(duì)初始方案和目標(biāo)方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)映射關(guān)系進(jìn)行歸類，用集合表示為CX=ICX1, CX2, - ,CXJ和CY=ICY1, CY2, - ,CYJ，S表示初始方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)映射的種類數(shù)，t表示目標(biāo)方案中虛擬機(jī)到物理機(jī)映射的種類數(shù)，CXi表示初始方案中第i種虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系，Xi表示這種映射關(guān)系的數(shù)量，I ≤ i≤ S, CYj表示目標(biāo)方案中第j種虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射關(guān)系，Yj表示這種映射關(guān)系的數(shù)量，I≤j≤t ; 步驟b:預(yù)處理，消除初始方案和目標(biāo)方案中相同的映射關(guān)系。遍歷CX和CY，如果發(fā)現(xiàn)CXi和CY^屬于同一種映射關(guān)系，則消去重復(fù)的映射關(guān)系，可消去的個(gè)數(shù)為Ix1-Y^，更新Xi和Yj的值，若Xi≤Yj,更新Xi的值為Xi=X1-Yj,更新Yi的值為Yj=O,反之，更新Yi的值為Yj=Yj-Xi,更新Xi的值為Xi=O,若Xi等于0，則說明CXi已不存在，從CX集合中刪除CXi這種映射關(guān)系，若Yj等于0，則說明CY^已不存在，從CY集合中刪除CY^這種映射關(guān)系； 步驟C:把從初始方案快速轉(zhuǎn)移至目標(biāo)方案的問題映射為尋找從初始方案到目標(biāo)方案的最佳匹配組合； 步驟d:后處理，減去重復(fù)計(jì)算的遷移次數(shù)。移出的虛擬機(jī)可以為其他需要移進(jìn)虛擬機(jī)的匹配組合所用，只需統(tǒng)計(jì)一次移出或移進(jìn)的次數(shù)，因此最終的總遷移次數(shù)需要減去的重復(fù)計(jì)算的遷移次數(shù)為mU — II)/2，C表示負(fù)載的種類數(shù)，P表示從初始方案到目標(biāo)方案的最佳匹配組合的個(gè)數(shù)，Mu表示虛擬機(jī)在第j個(gè)最佳匹配組合中移進(jìn)移出的次數(shù)，如Mu大于0，表示移進(jìn)第i種負(fù)載的虛擬機(jī)，如Mu等于0，表示不需要移動(dòng)第i種負(fù)載的虛擬機(jī)，如Mu小于0，表示移出第i種負(fù)載的虛擬機(jī)； 步驟e:輸出最終的總遷移次數(shù)和具體的遷移決策方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法，其特征在于:所述的步驟C的尋找最佳匹配組合指的是用最少的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，包括移進(jìn)虛擬機(jī)或移出虛擬機(jī)，把初始方案調(diào)整為目標(biāo)方案，其具體步驟如下: 步驟①:計(jì)算每個(gè)CXi轉(zhuǎn)移到每個(gè)CY^需要的遷移次數(shù)；設(shè)定總的負(fù)載種類數(shù)為C，Wi表示初始方案中第i種虛擬機(jī)負(fù)載的個(gè)數(shù)，W/表示目標(biāo)方案中第i種虛擬機(jī)負(fù)載的個(gè)數(shù)，CXi中各虛擬機(jī)負(fù)載的情況可以表示為[W1, W2,…，W。]，CYj中各虛擬機(jī)負(fù)載的情況可以表示為[W/，W2’，…，W?！?]，則CXi轉(zhuǎn)移到CY^所需的虛擬機(jī)遷移次數(shù)表示為Step= IW1-W/ I+ I w2-w2，+…+ I Wc-Wc，I ； 步驟②:遍歷每個(gè)CXi到每個(gè)CYj所需的遷移次數(shù)Step，找出需要最小虛擬機(jī)遷移次數(shù)的那個(gè)匹配組合作為從初始方案到目標(biāo)方案的最佳匹配組合，P表示總的匹配個(gè)數(shù)，M表示虛擬機(jī)移進(jìn)移出的次數(shù)，匹配組合的格式可以表示如下:ICX1-X^Yj; St印k;Mkl，Mk2,…，MkJ，I ^ P，表示初始映射方案CXi轉(zhuǎn)移到目標(biāo)映射方案CY^所需要的虛擬機(jī)遷移的次數(shù)最少，即需要Stepk次，Mkl, Mk2,…，Mkc表示所有這C種虛擬機(jī)負(fù)載的具體調(diào)整方案，更新Xi和Yj的值，如果Xi彡Yj,更新Xi的值為Xi=X1-Yj,更新Yi的值為Yj=O,反之，更新Yi的值為Yj=Yj-Xi,更新Xi的值為Xi=O,如果Xi等于0，則說明CXi已不存在，從CX集合中刪除CXi這種映射關(guān)系，如果Y」等于O，則說明CY^已不存在，從CY集合中刪除CY^這種映射關(guān)系； 步驟③:重復(fù)步驟②，直到CX集合或CY集合為空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法，其特征在于:所述的初始方案和目標(biāo)方案中虛擬機(jī)和物理機(jī)的個(gè)數(shù)不受限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法，其特征在于:所述的從初始方案到目標(biāo)方案的最佳匹配組合如同時(shí)存在多個(gè)，選取遍歷時(shí)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)需要最小遷移次數(shù)的匹 配組合作為最佳匹配組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的系統(tǒng)級(jí)虛擬化技術(shù)及虛擬機(jī)遷移技術(shù)，公開了一種面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移決策方法，包括先對(duì)輸入的初始方案和目標(biāo)方案進(jìn)行虛擬機(jī)到物理機(jī)映射關(guān)系的歸類，然后進(jìn)行預(yù)處理操作，消除初始方案和目標(biāo)方案中相同的映射關(guān)系，接下去把從初始方案快速轉(zhuǎn)移至目標(biāo)方案的問題轉(zhuǎn)化為尋找從初始方案到目標(biāo)方案的最佳匹配組合，遞歸執(zhí)行，直到初始狀態(tài)或目標(biāo)狀態(tài)為空，則執(zhí)行結(jié)束，最后進(jìn)行后處理，減去重復(fù)計(jì)算的遷移次數(shù)，并輸出最終的遷移次數(shù)和具體的遷移決策方案。本發(fā)明提出的大規(guī)模虛擬機(jī)快速遷移的決策方法，能最大程度的減少虛擬機(jī)的遷移次數(shù)，實(shí)現(xiàn)降低虛擬機(jī)遷移開銷和加快虛擬機(jī)遷移執(zhí)行的目的。
文檔編號(hào)G06F9/455GK103246564SQ20131018658
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者吳朝暉, 葉可江, 姜曉紅, 李翔 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)