本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。操作系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)日益成熟，虛擬化系統(tǒng)允許多個(gè)操作系統(tǒng)并發(fā)運(yùn)行在同一物理主機(jī)上，使用相同的硬件，且互不影響。
多個(gè)虛擬機(jī)可以組成集群，集群系統(tǒng)以其低廉的成本、強(qiáng)大的運(yùn)算能力和容錯(cuò)機(jī)制逐漸成為了計(jì)算機(jī)行業(yè)的焦點(diǎn)。但是由于虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行的應(yīng)用程序存在差異性以及宿主物理主機(jī)性能存在差異性，這在集群的運(yùn)行中可能會(huì)造成資源負(fù)載的失衡，影響應(yīng)用的正常運(yùn)行。
因此，如何在集群中解決資源的負(fù)載失衡問題，維持高效的資源利用率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法，可以有效解決在集群中資源的負(fù)載失衡問題，維持高效的資源利用率。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
一種集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法，包括：
采集集群中各物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率參數(shù)；
根據(jù)所述資源利用率參數(shù)和預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略，確定需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理主機(jī)；
確定所述目標(biāo)物理主機(jī)中的需要進(jìn)行遷移的目標(biāo)虛擬機(jī)；
根據(jù)所述資源利用率參數(shù)確定目標(biāo)宿主機(jī)；
將所述目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到所述目標(biāo)宿主機(jī)上。
優(yōu)選地，所述根據(jù)所述資源利用率參數(shù)和預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略，確定需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理主機(jī)，包括：
根據(jù)所述資源利用率參數(shù)，通過線性回歸模型判斷各所述物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前的所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率情況，并預(yù)測(cè)各所述物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之后的第二預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率趨勢(shì)；
根據(jù)各所述物理主機(jī)的資源利用率趨勢(shì)和預(yù)設(shè)資源利用率閾值，確定所述目標(biāo)物理主機(jī)。
優(yōu)選地，所述根據(jù)所述資源利用率參數(shù)，通過線性回歸模型判斷各所述物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前的所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率情況，并預(yù)測(cè)各所述物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之后的第二預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率趨勢(shì)，包括：
選取任一所述物理主機(jī)在所述第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的n個(gè)時(shí)刻的資源利用率參數(shù)：x1、x2、x3…xn，n為不小于3的整數(shù)；
預(yù)測(cè)該物理主機(jī)在所述第二預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的n+1時(shí)刻的資源利用率參數(shù)為xn+1＝β1x1+β2x2+β3x3+…+βnxn+ε，其中，n為不小于3的整數(shù)，ε為獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量，βn為時(shí)間序列的參數(shù)。
優(yōu)選地，所述根據(jù)各所述物理主機(jī)的資源利用率趨勢(shì)和預(yù)設(shè)資源利用率閾值，確定所述目標(biāo)物理主機(jī)，包括：
若預(yù)測(cè)的所述物理主機(jī)的資源利用率趨勢(shì)是該物理主機(jī)的資源利用率不斷增加，且在預(yù)設(shè)的第三時(shí)間段內(nèi)超過了所述預(yù)設(shè)資源利用率閾值，則判定該物理主機(jī)為目標(biāo)物理主機(jī)；
若預(yù)測(cè)的該物理主機(jī)的資源利用率趨勢(shì)是該物理主機(jī)的資源利用率不斷減少，且在所述預(yù)設(shè)的第三時(shí)間段內(nèi)低于所述預(yù)設(shè)資源利用率閾值，則判定該物理主機(jī)為非目標(biāo)物理主機(jī)。
優(yōu)選地，所述確定所述目標(biāo)物理主機(jī)中的需要進(jìn)行遷移的目標(biāo)虛擬機(jī)，包括：
獲取所述目標(biāo)物理主機(jī)中的各虛擬機(jī)的CPU使用率cR和內(nèi)存大小mS；
計(jì)算各所述虛擬機(jī)的CPU使用率和對(duì)應(yīng)虛擬機(jī)的內(nèi)存大小的比值，記作vLoad，則有vLoad＝cR/mS；
對(duì)各所述虛擬機(jī)的vLoad自大到小進(jìn)行排序；
選取前m個(gè)vLoad對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)作為目標(biāo)虛擬機(jī)，m為不小于1的整數(shù)，其中，
將m個(gè)目標(biāo)虛擬機(jī)遷移出后，該目標(biāo)物理主機(jī)的資源利用率符合預(yù)設(shè)的物理主機(jī)資源利用率正常利用標(biāo)準(zhǔn)。
優(yōu)選地，所述根據(jù)所述資源利用率參數(shù)確定目標(biāo)宿主機(jī)，包括：
篩選在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率參數(shù)小于預(yù)設(shè)的資源利用率下限值的物理主機(jī)作為目標(biāo)宿主機(jī)機(jī)群；
采用加權(quán)隨機(jī)的方式在所述目標(biāo)宿主機(jī)機(jī)群中選擇目標(biāo)宿主機(jī)。
優(yōu)選地，所述將所述目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到所述目標(biāo)宿主機(jī)上，包括：
根據(jù)所述m個(gè)目標(biāo)虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)的vLoad的大小，依次分配目標(biāo)宿主機(jī)并進(jìn)行目標(biāo)虛擬機(jī)遷移。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明所提供的集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法，包括：采集集群中各物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率參數(shù)；根據(jù)資源利用率參數(shù)和預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略，確定需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理主機(jī)；確定目標(biāo)物理主機(jī)中的需要進(jìn)行遷移的目標(biāo)虛擬機(jī)；根據(jù)資源利用率參數(shù)確定目標(biāo)宿主機(jī)；將目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)宿主機(jī)上。通過一段時(shí)間內(nèi)的物理主機(jī)的資源利用率參數(shù)可以獲知該物理主機(jī)的資源利用情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略，篩選出需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理主機(jī)，然后將該目標(biāo)物理主機(jī)中的目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)宿主機(jī)中，通過對(duì)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移，可以將資源利用率高的目標(biāo)物理主機(jī)上的虛擬機(jī)遷移到其他物理主機(jī)(目標(biāo)宿主機(jī))上，實(shí)現(xiàn)集群中物理主機(jī)的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，充分利用集群中的各種物理資源，從而解決了集群中資源的負(fù)載失衡問題，維持了高效的資源利用率。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式所提供的集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的核心是提供一種集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法，可以有效解決在集群中資源的負(fù)載失衡問題，維持高效的資源利用率。
為了使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。
在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施方式的限制。
請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式所提供的集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法流程圖。
本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式提供了一種集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法，包括：
S11：采集集群中各物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率參數(shù)。
采集集群中各物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前的n個(gè)時(shí)間周期的資源利用率，這本實(shí)施方式中，物理主機(jī)的資源利用率用來(lái)表征物理主機(jī)的負(fù)載情況。
S12：根據(jù)資源利用率參數(shù)和預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略，確定需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理主機(jī)。
在本實(shí)施方式中，所謂的預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略指的是根據(jù)各物理主機(jī)的資源利用率，判斷各物理主機(jī)的負(fù)載是否達(dá)到了一個(gè)上限值，若某物理主機(jī)的負(fù)載達(dá)到了該上限值則表示此時(shí)由于該物理主機(jī)的負(fù)載過高，可能會(huì)引起集群負(fù)載失衡。
S13：確定目標(biāo)物理主機(jī)中的需要進(jìn)行遷移的目標(biāo)虛擬機(jī)。
S14：根據(jù)資源利用率參數(shù)確定目標(biāo)宿主機(jī)。
S15：將目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)宿主機(jī)上。
通過一段時(shí)間內(nèi)的物理主機(jī)的資源利用率參數(shù)可以獲知該物理主機(jī)的資源利用情況，并根據(jù)預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略，篩選出需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理主機(jī)，然后將該目標(biāo)物理主機(jī)中的目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)宿主機(jī)中，通過對(duì)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移，可以將資源利用率高的目標(biāo)物理主機(jī)上的虛擬機(jī)遷移到其他物理主機(jī)(目標(biāo)宿主機(jī))上，實(shí)現(xiàn)集群中物理主機(jī)的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，充分利用集群中的各種物理資源，從而解決了集群中資源的負(fù)載失衡問題，維持了高效的資源利用率。
在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上，本發(fā)明一種實(shí)施方式中，根據(jù)資源利用率參數(shù)和預(yù)設(shè)的物理主機(jī)篩選策略，確定需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移的目標(biāo)物理主機(jī)，包括：
根據(jù)資源利用率參數(shù)，通過線性回歸模型判斷各物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前的第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率情況，并預(yù)測(cè)各物理主機(jī)在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之后的第二預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率趨勢(shì)。
其中，選取任一物理主機(jī)在第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的n個(gè)時(shí)刻的資源利用率參數(shù)：x1、x2、x3…xn，n為不小于3的整數(shù)；預(yù)測(cè)該物理主機(jī)在第二預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的n+1時(shí)刻的資源利用率參數(shù)為xn+1＝β1x1+β2x2+β3x3+…+βnxn+ε，其中，n為不小于3的整數(shù)，ε為獨(dú)立同分布的隨機(jī)變量，βn為時(shí)間序列的參數(shù)。
根據(jù)各物理主機(jī)的資源利用率趨勢(shì)和預(yù)設(shè)資源利用率閾值，確定目標(biāo)物理主機(jī)。其包括：若預(yù)測(cè)的物理主機(jī)的資源利用率趨勢(shì)是該物理主機(jī)的資源利用率不斷增加，且在預(yù)設(shè)的第三時(shí)間段內(nèi)超過了預(yù)設(shè)資源利用率閾值，則判定該物理主機(jī)為目標(biāo)物理主機(jī)；若預(yù)測(cè)的該物理主機(jī)的資源利用率趨勢(shì)是該物理主機(jī)的資源利用率不斷減少，且在預(yù)設(shè)的第三時(shí)間段內(nèi)低于預(yù)設(shè)資源利用率閾值，則判定該物理主機(jī)為非目標(biāo)物理主機(jī)。
即通過線性回歸模型判斷當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之間一段時(shí)間內(nèi)的一物理主機(jī)的負(fù)載情況，并以此來(lái)預(yù)測(cè)該物理主機(jī)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)載時(shí)增加還是減少，進(jìn)而確定需要遷移虛擬機(jī)的物理主機(jī)。當(dāng)預(yù)測(cè)一物理主機(jī)未來(lái)的資源利用率趨勢(shì)是不斷增加的，且在一定的時(shí)間內(nèi)超過了預(yù)設(shè)的資源利用率閾值，則表示其內(nèi)的虛擬機(jī)需要進(jìn)行遷移；若預(yù)測(cè)到一物理主機(jī)未來(lái)的資源利用率趨勢(shì)是減小的，可在一定的時(shí)間內(nèi)其資源利用率不會(huì)超過該預(yù)設(shè)的資源利用率閾值，則表示該物理主機(jī)的虛擬機(jī)無(wú)需進(jìn)行遷移。
在本實(shí)施方式中，采用線性回歸模型對(duì)物理主機(jī)未來(lái)的負(fù)載趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)估，避免了瞬時(shí)負(fù)載峰值觸發(fā)虛擬機(jī)遷移的情況的出現(xiàn)，同時(shí)可以對(duì)資源利用率不斷上升的物理主機(jī)內(nèi)的虛擬機(jī)提前進(jìn)行遷移。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，確定目標(biāo)物理主機(jī)中的需要進(jìn)行遷移的目標(biāo)虛擬機(jī)，包括：
獲取目標(biāo)物理主機(jī)中的各虛擬機(jī)的CPU使用率cR和內(nèi)存大小mS；計(jì)算各虛擬機(jī)的CPU使用率和對(duì)應(yīng)虛擬機(jī)的內(nèi)存大小的比值，記作vLoad，則有vLoad＝cR/mS；對(duì)各虛擬機(jī)的vLoad自大到小進(jìn)行排序；選取前m個(gè)vLoad對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)作為目標(biāo)虛擬機(jī)，m為不小于1的整數(shù)，其中，將m個(gè)目標(biāo)虛擬機(jī)遷移出后，該目標(biāo)物理主機(jī)的資源利用率符合預(yù)設(shè)的物理主機(jī)資源利用率正常利用標(biāo)準(zhǔn)。
在本實(shí)施方式中，對(duì)于目標(biāo)虛擬機(jī)的選擇上，采用了資源加權(quán)比的方法，使虛擬機(jī)進(jìn)行遷移時(shí)占用的寬帶盡量少。這是由于虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移需要拷貝內(nèi)存數(shù)據(jù)，同時(shí)需要追蹤被修改的內(nèi)存頁(yè)，重新進(jìn)行發(fā)送，因此，內(nèi)存占用量大的虛擬機(jī)需要更長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行遷移。為了減少開銷，在本實(shí)施方式中，對(duì)目標(biāo)物理主機(jī)中的虛擬機(jī)的CPU使用率和內(nèi)存大小進(jìn)行比值計(jì)算，該比值記作vLoad，由此可知，vLoad越大，則虛擬機(jī)遷移開銷越小。但是當(dāng)目標(biāo)物理主機(jī)需要進(jìn)行虛擬機(jī)遷移時(shí)，并不需要將所有的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移，因此，在本實(shí)施方式中，對(duì)vLoad進(jìn)行排序，選取vLoad較大的前m個(gè)虛擬機(jī)作為目標(biāo)虛擬機(jī)進(jìn)行遷移，其中，將m個(gè)目標(biāo)虛擬機(jī)遷移出后，該目標(biāo)物理主機(jī)的資源利用率符合預(yù)設(shè)的物理主機(jī)資源利用率正常利用標(biāo)準(zhǔn)，即將這m個(gè)目標(biāo)虛擬機(jī)遷移出后，該目標(biāo)物理主機(jī)的負(fù)載負(fù)荷正常負(fù)載情況，這樣，既能實(shí)現(xiàn)物理主機(jī)的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡問題，又能保證較少的遷移開銷。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，根據(jù)資源利用率參數(shù)確定目標(biāo)宿主機(jī)，包括：篩選在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率參數(shù)小于預(yù)設(shè)的資源利用率下限值的物理主機(jī)作為目標(biāo)宿主機(jī)機(jī)群；采用加權(quán)隨機(jī)的方式在目標(biāo)宿主機(jī)機(jī)群中選擇目標(biāo)宿主機(jī)。
其中，將目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)宿主機(jī)上，包括：根據(jù)m個(gè)目標(biāo)虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)的vLoad的大小，依次分配目標(biāo)宿主機(jī)并進(jìn)行目標(biāo)虛擬機(jī)遷移。
在本實(shí)施方式中，首先選取所有性能較高且負(fù)載較輕的物理主機(jī)作為目標(biāo)宿主機(jī)機(jī)群，選擇的標(biāo)準(zhǔn)即當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的資源利用率參數(shù)小于預(yù)設(shè)的資源利用率下限值，該下限值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。采用加權(quán)隨機(jī)的方式選擇目標(biāo)宿主機(jī)，能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的平均分配。通過各個(gè)物理主機(jī)的CPU的使用率的不同，賦予不同的物理主機(jī)不同的權(quán)值，CPU空閑的物理主機(jī)擁有更高的分配權(quán)值。設(shè)目標(biāo)宿主機(jī)機(jī)群中的物理主機(jī)vi的CPU使用率為ui，該物理主機(jī)的權(quán)值wi＝1-ui，物理主機(jī)vi的被選擇的概率當(dāng)觸發(fā)遷移之后，根據(jù)物理主機(jī)被選擇的概率，隨機(jī)分配給遷移虛擬機(jī)，可以避免群聚效應(yīng)，使資源在集群中平衡分配。
綜上所述，本發(fā)明所提供的集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法，將目標(biāo)物理主機(jī)中的目標(biāo)虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)宿主機(jī)中，通過對(duì)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移，可以將資源利用率高的目標(biāo)物理主機(jī)上的虛擬機(jī)遷移到其他物理主機(jī)(目標(biāo)宿主機(jī))上，實(shí)現(xiàn)集群中物理主機(jī)的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡，充分利用集群中的各種物理資源，從而解決了集群中資源的負(fù)載失衡問題，維持了高效的資源利用率。尤其是采用線性回歸模塊對(duì)物理主機(jī)的負(fù)載情況的預(yù)測(cè)，避免了瞬時(shí)峰值造成的不必要的虛擬機(jī)遷移，也可以對(duì)資源利用率不斷上升的物理主機(jī)中的虛擬機(jī)進(jìn)行提前的遷移；根據(jù)CPU使用率和內(nèi)存大小的比值關(guān)系排序，找出需要遷移且遷移過程中可能消耗寬帶最小的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移，減少了虛擬機(jī)遷移帶來(lái)的額外資源開銷；采用加權(quán)隨機(jī)的方式選擇目標(biāo)宿主機(jī)，避免了過多的虛擬機(jī)遷移到同一目標(biāo)宿主機(jī)上發(fā)生的群聚現(xiàn)象，達(dá)到了集群內(nèi)物理主機(jī)的資源的動(dòng)態(tài)平衡。
以上對(duì)本發(fā)明所提供一種集群虛擬機(jī)的資源調(diào)度方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。