基于動(dòng)態(tài)閾值窗口的虛擬機(jī)遷移處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及虛擬機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于動(dòng)態(tài)闊值窗口的虛擬機(jī)遷移處理 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)據(jù)中屯、資源管理是當(dāng)前云計(jì)算技術(shù)的研究熱點(diǎn)，它將大量的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資 源與軟件資源鏈接在一起，形成了巨大規(guī)模的共享資源池，是數(shù)據(jù)運(yùn)算、交換、存儲(chǔ)的中屯、。 隨著當(dāng)前云計(jì)算相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，資源管理動(dòng)態(tài)化、彈性化和自動(dòng)化需求更加突出。實(shí)現(xiàn)資 源的按需動(dòng)態(tài)伸縮對(duì)于云數(shù)據(jù)中屯、的可用性是至關(guān)重要的。隨著技術(shù)進(jìn)步和硬件支持，虛 擬化技術(shù)再一次興起，集結(jié)了基于進(jìn)程粒度和基于服務(wù)器粒度平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，W VM(Virtual Machine,虛擬機(jī)）為粒度能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的快速部署和重部署，提高了資源利用率。虛擬 機(jī)的放置管理，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
[0003] 虛擬機(jī)放置管理分為初始化放置和動(dòng)態(tài)放置。虛擬機(jī)的初始化放置管理是研究 如何在一個(gè)沒(méi)有負(fù)載的云數(shù)據(jù)中屯、根據(jù)虛擬機(jī)的類型和對(duì)資源的請(qǐng)求選擇合適的目的 PM(Physical Machine,物理機(jī)）的過(guò)程。初始化放置具有長(zhǎng)期效應(yīng)，對(duì)數(shù)據(jù)中屯、資源的有 效利用，能耗節(jié)約起重要作用。虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)放置管理是指由于云數(shù)據(jù)中屯、負(fù)載的動(dòng)態(tài)變 化所引起的虛擬機(jī)重新放置的過(guò)程。在虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)放置階段，我們需要考慮=個(gè)方面：對(duì) 資源監(jiān)控決定何時(shí)進(jìn)行遷移、選擇哪些虛擬機(jī)需要被遷移和決定遷移到哪些物理機(jī)上。
[0004] 當(dāng)前，通過(guò)虛擬化技術(shù)，數(shù)據(jù)中屯、中的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源都可W按照虛擬機(jī)的粒 度來(lái)組織和提供，通過(guò)提供虛擬機(jī)來(lái)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)可伸縮的資源提供。在運(yùn)種方式下，虛擬機(jī) 需要在數(shù)據(jù)中屯、的物理機(jī)中合理放置，W求得最節(jié)能、最優(yōu)化的資源利用目標(biāo)。當(dāng)物理機(jī)中 的資源利用率過(guò)高時(shí)，需要遷出虛擬機(jī)W平衡過(guò)熱點(diǎn)，當(dāng)物理機(jī)中資源利用率過(guò)低時(shí)，需要 遷出虛擬機(jī)W關(guān)掉物理機(jī)W便節(jié)能。因此，虛擬機(jī)的遷移時(shí)機(jī)也是數(shù)據(jù)中屯、虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)管 理的一個(gè)重要問(wèn)題。 陽(yáng)〇化]國(guó)內(nèi)外針對(duì)虛擬機(jī)遷移時(shí)機(jī)的研究，主要包括基于闊值的虛擬機(jī)遷移時(shí)機(jī)方案。 其中一個(gè)方案是通過(guò)設(shè)定物理機(jī)資源（如CPU)的靜態(tài)單闊值進(jìn)行遷移時(shí)機(jī)判決。當(dāng)物理 機(jī)資源的利用率超出闊值，則觸發(fā)虛擬機(jī)的遷移。另一個(gè)方案是設(shè)定物理機(jī)資源的靜態(tài)雙 闊值進(jìn)行遷移時(shí)機(jī)判決。對(duì)物理機(jī)的資源利用率設(shè)置高低兩個(gè)闊值口限，當(dāng)物理機(jī)資源的 利用率超出高闊值口限，或低于低闊值口限，都將觸發(fā)虛擬機(jī)遷移。雙闊值的策略，能夠有 效平衡物理機(jī)資源的過(guò)熱點(diǎn)，關(guān)掉過(guò)冷點(diǎn)。
[0006] 上述現(xiàn)有技術(shù)中的虛擬機(jī)遷移方案的缺點(diǎn)為：通過(guò)設(shè)定物理機(jī)資源（如CPU)的靜 態(tài)單闊值進(jìn)行遷移時(shí)機(jī)判決，由于只設(shè)定高闊值的單一口限，能夠解決資源利用率超口限 的情況，但對(duì)于物理機(jī)裝載虛擬機(jī)不足的情況，無(wú)法觸發(fā)虛擬機(jī)遷出而關(guān)閉物理機(jī)，達(dá)不到 最優(yōu)化節(jié)能。
[0007] 當(dāng)設(shè)定靜態(tài)雙闊值時(shí)，靜態(tài)的闊值設(shè)置缺乏對(duì)負(fù)載量變化趨勢(shì)的反應(yīng)，容易發(fā)生 頻繁的遷移或者找不到空閑目的物理機(jī)而導(dǎo)致虛擬機(jī)遷移失敗，造成不必要的遷移代價(jià)和 傳輸開銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于動(dòng)態(tài)闊值窗口的虛擬機(jī)遷移處理方法，W實(shí)現(xiàn)對(duì) 物理機(jī)中的虛擬機(jī)進(jìn)行高效率的遷移管理。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。
[0010] 一種基于動(dòng)態(tài)闊值窗口的虛擬機(jī)遷移處理方法，包括：
[0011] 將物理機(jī)的CPU利用率與設(shè)定的闊值窗口TWin范圍進(jìn)行比較，當(dāng)所述物理機(jī)的 CPU利用率高于設(shè)定的CPU利用率最大闊值，則計(jì)算所述物理機(jī)所屬的數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量；
[0012] 當(dāng)所述數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量大于設(shè)定的任務(wù)量最大闊值，對(duì)所述闊值窗口TWin范 圍進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的闊值窗口TWin范圍和設(shè)定的虛擬機(jī)遷移策略，對(duì)所述物理機(jī)中 的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移處理。
[0013] 進(jìn)一步地，將物理機(jī)的CPU利用率與設(shè)定的闊值窗口TWin范圍進(jìn)行比較，當(dāng)所述 物理機(jī)的CPU利用率高于設(shè)定的CPU利用率最大闊值，則計(jì)算所述物理機(jī)所屬的數(shù)據(jù)中屯、 的任務(wù)量，包括：
[0014] 預(yù)先設(shè)定物理機(jī)的CPU利用率最大闊值Thigh和CPU利用率最小闊值T1。"， l〉Thigh〉Ti?〉〇,闊值窗口TWin的范圍為S=化。"，ThiJ，計(jì)算物理機(jī)的CPU利用率Uj;
[0015] 當(dāng)所述物理機(jī)的CPU利用率UjGS，則不遷移所述物理機(jī)中的虛擬機(jī)；
[0016] 當(dāng)所述物理機(jī)的CPU利用率Uj低于CPU利用率最小闊值T1胃，遷移出所述物理機(jī) 中的虛擬機(jī)；
[0017] 當(dāng)所述物理機(jī)的CPU利用率Uj大于CPU利用率最大闊值TMgh，則通過(guò)時(shí)間序列預(yù) 測(cè)模型計(jì)算所述物理機(jī)所屬的數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量Rdc。
[001引進(jìn)一步地，所述的通過(guò)時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型計(jì)算所述物理機(jī)所屬的數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù) 量Rd。包括：
[0019] 每間隔設(shè)定時(shí)間測(cè)量出所述數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量，保存過(guò)去最近n個(gè)時(shí)刻測(cè)量出的 所述數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量序列，利用n階自回歸模型對(duì)第n+1時(shí)刻的所述數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量Rw進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算； 陽(yáng)020] Rn4=曰化+曰2尺2+......+曰此+ e W1
[OOW 其中a,表示自回歸系數(shù)，R康示i時(shí)刻的任務(wù)量，ew是滿足正太分布的噪聲。
[0022] 進(jìn)一步地，所述的方法還包括：
[0023] 當(dāng)所述數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量不大于設(shè)定的任務(wù)量最大闊值，則遷移出所述物理機(jī)中 的虛擬機(jī)。
[0024] 進(jìn)一步地，所述的當(dāng)所述數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量Rdc大于設(shè)定的任務(wù)量最大闊值，對(duì)所 述闊值窗口TWin范圍進(jìn)行調(diào)整，包括： 陽(yáng)0巧]當(dāng)所述數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量Rdc大于設(shè)定的任務(wù)量最大闊值，則調(diào)整闊值窗口TWin的大小，設(shè)調(diào)整幅度為D，T1胃-D，Thighne?=Thigh+D，即增大了闊值窗口TWin。 陽(yáng)0%] 進(jìn)一步地，所述的根據(jù)調(diào)整后的闊值窗口TWin范圍和設(shè)定的虛擬機(jī)遷移策略，對(duì) 所述物理機(jī)中的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移處理，包括：
[0027] 判斷CPU利用率是否在1\胃和Thigh。。^且成的TWin范圍內(nèi)，如果是，則不遷移所 述物理機(jī)中的虛擬機(jī)；否則，計(jì)算所述數(shù)據(jù)中屯、中的虛擬機(jī)的遷移失敗率Fmig;
[0028] 判斷所述遷移失敗率Fmig是否在下降，并且低于設(shè)定的遷移失敗率闊值，如果是， 則對(duì)所述物理機(jī)中的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移處理；否則，繼續(xù)調(diào)整所述闊值窗口TWin的大小，如 果調(diào)整后的闊值窗口TWin的大小在設(shè)定的范圍內(nèi)，則重新執(zhí)行上述處理過(guò)程，否則，對(duì)所 述物理機(jī)中的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移處理。
[0029] 進(jìn)一步地，所述的計(jì)算所述數(shù)據(jù)中屯、中的虛擬機(jī)的遷移失敗率Fmig，包括：
[0030] 遷移失敗率Fmig是指在遷移過(guò)程中虛擬機(jī)找不到合適目的物理機(jī)的數(shù)量與總共需 要遷移的虛擬機(jī)數(shù)量的比值，由下式表示：
[0031]
陽(yáng)0巧其中NVfmig表示找不到合適目的物理機(jī)的虛擬機(jī)的數(shù)量，NVmig總共需要遷移的虛 擬機(jī)的數(shù)量。
[0033] 由上述本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)設(shè)置CPU利 用率的高低闊值，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)中屯、的任務(wù)量情況，自適應(yīng)地對(duì)闊值窗口TWin的大小進(jìn) 行調(diào)整，可W動(dòng)態(tài)觸發(fā)虛擬機(jī)的遷移，減少需要遷移的虛擬機(jī)數(shù)量，降低了遷移失敗率，也 減少了由于找不到目的物理機(jī)而帶來(lái)的不必要的虛擬機(jī)遷移代價(jià)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物理機(jī)中的虛 擬機(jī)進(jìn)行高效率的遷移管理。
[0034] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，運(yùn)些將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(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)性的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他 的附圖。
[0036] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于動(dòng)態(tài)闊值窗口的虛擬機(jī)遷移處理方法的處 理流程圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)中屯、中物理機(jī)的超載情況示意圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種闊值窗口變化后物理機(jī)的超載情況示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參 考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0040] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可W理解，除非特意聲明，運(yùn)里使用的單數(shù)形式"一"、"一 個(gè)"、"所述"和"該"也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說(shuō)明書中使用的措 辭"包括"是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加 一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元 件被"連接"或"禪接"到另一元件時(shí)，它可W直接連接或禪接到其他元件，或者也可W存在 中間元件。此外，運(yùn)里使用的"連接"或"禪接"可w包括無(wú)線連接或禪接。運(yùn)里使用的措 辭"和/或"包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。
[0041] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可W理解，除非另外定義，運(yùn)里使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括技術(shù) 術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）具有與本發(fā)