一種三閾值的虛擬機(jī)遷移策略的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三閾值的虛擬機(jī)遷移策略，其特征包括：1使用虛擬機(jī)活躍度來量化虛擬機(jī)負(fù)載的波動(dòng)，并通過虛擬機(jī)活躍度來判定虛擬機(jī)是否活躍；2遍歷集群中的主機(jī)，將主機(jī)中的與主機(jī)活躍標(biāo)記不同的異類虛擬機(jī)遷出至過載遷移隊(duì)列；3遍歷集群中的主機(jī)，從過載主機(jī)中遷出一部分虛擬機(jī)至過載遷移隊(duì)列，直至主機(jī)不再過載；4將過載遷移隊(duì)列中的虛擬機(jī)遷出至集群中合適的主機(jī)中；5遍歷集群中的主機(jī)，將輕載主機(jī)中的所有虛擬機(jī)遷出至輕載遷移隊(duì)列中；6將輕載遷移隊(duì)列中的虛擬機(jī)遷出至集群中合適的主機(jī)中。本發(fā)明能降低在云計(jì)算環(huán)境中虛擬機(jī)負(fù)載波動(dòng)劇烈的情況下虛擬機(jī)在集群中的主機(jī)之間的遷移次數(shù)，從而使云服務(wù)質(zhì)量得到提高。
【專利說明】
一種三閾值的虛擬機(jī)遷移策略
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及云計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種三閾值的虛擬機(jī)迀移策略。
【背景技術(shù)】
[0002] 云計(jì)算是繼網(wǎng)格計(jì)算、并行計(jì)算、分布式計(jì)算之后產(chǎn)生的一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型 計(jì)算模式。虛擬化技術(shù)為云計(jì)算動(dòng)態(tài)資源調(diào)整提供了解決途徑(BARHAM P，DRAG0VIC B， FRASER K，et al.Xen and the Art of Virtualization[J].ACM，2003(08):164_177.)，是 云計(jì)算重要的核心技術(shù)之一。
[0003] 虛擬化技術(shù)可以將物理資源抽象成一個(gè)資源池，虛擬機(jī)從資源池中獲取運(yùn)行所需 的資源。運(yùn)用虛擬化技術(shù)可以在一臺(tái)物理機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)虛擬機(jī)，這不僅增加了物理資 源的利用率（NICOLAE B，CAPPELL0 F.A hybrid local storage transfer scheme for live migration of 1/0 intensive workloads[C].Proc of the 21st International Symposium on High-performance Parallel and Distributed Computing.New York:ACM Press，2012)，而且還提高了云計(jì)算環(huán)境中資源分配的靈活性(Ma Sugang.A review on cloud computing development[J].Journal of Networks，2012,7(2):305_310.)。云計(jì)算 中心通過虛擬化技術(shù)構(gòu)建的虛擬集群，使動(dòng)態(tài)地組織異構(gòu)的計(jì)算資源得到了可能(Mauro Andreolini,Sara Casolari,Michele Colajanni.Dynamic load management of virtual machines in a cloud architecture[J].Department of Information Engineering, 2010: 201-204)。虛擬化技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，在其發(fā)展過程中不乏許多革命性的突破，虛擬 機(jī)迀移技術(shù)就是其中之一。
[0004] 虛擬機(jī)迀移技術(shù)是將虛擬機(jī)從源主機(jī)中迀出并迀入到另一臺(tái)目的主機(jī)，通過虛擬機(jī) 迀移可以對(duì)虛擬化集群中的資源進(jìn)行更為合理得調(diào)配。虛擬機(jī)迀移技術(shù)已經(jīng)從最初的離線迀 移發(fā)展到如今的在線迀移，這使得虛擬機(jī)在迀移的過程中保持開啟，不會(huì)中斷部署于虛擬機(jī) 上的應(yīng)用（CLARK C,FRASER K,HAND S，et al.Live migration ofvirtual machines[C] .Proc of the 2nd Symposium on Networked Systems Design&Implementation.Berkeley:USENIX Association，2005:273-286 .)，整個(gè)迀移過程對(duì)于云用戶是透明的。虛擬機(jī)在線迀移技術(shù)給 云計(jì)算帶來了革命性的突破，使云數(shù)據(jù)中心中資源的動(dòng)態(tài)管理得到了可能。
[0005] 在實(shí)際的IaaS應(yīng)用中，虛擬機(jī)在不同時(shí)刻對(duì)于資源的需求量不是一成不變的。在 超訂環(huán)境中，當(dāng)物理主機(jī)不足以提供虛擬機(jī)由空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)為高負(fù)荷狀態(tài)時(shí)所需要的資源， 那么這將會(huì)降低云服務(wù)的質(zhì)量。此時(shí)就需要從過載主機(jī)中迀出一部分虛擬機(jī)到其它主機(jī) 中，以保證虛擬機(jī)對(duì)于資源的需求。
[0006] 現(xiàn)有的雙閾值虛擬機(jī)迀移策略主要通過設(shè)定上閾值與下閾值來觸發(fā)虛擬機(jī)的迀 移動(dòng)作。當(dāng)主機(jī)的負(fù)載超過上閾值時(shí)，從主機(jī)中迀出一部分虛擬機(jī)到集群中的其它主機(jī)中 去，降低違反SLA的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)主機(jī)的負(fù)載低于下閾值時(shí)，將主機(jī)中的所有虛擬機(jī)都迀出到集 群中的其它主機(jī)中去，并將該主機(jī)關(guān)閉以節(jié)省能源。
[0007] 在主機(jī)中的虛擬機(jī)負(fù)載變化比較平穩(wěn)的狀態(tài)下，使用雙閾值的虛擬機(jī)迀移策略不 會(huì)經(jīng)常觸發(fā)虛擬機(jī)的迀移動(dòng)作。但如果虛擬機(jī)負(fù)載波動(dòng)劇烈時(shí)，使用雙閾值虛擬機(jī)迀移策 略將會(huì)經(jīng)常觸發(fā)虛擬機(jī)的迀移動(dòng)作，導(dǎo)致云服務(wù)的質(zhì)量下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是為避免現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提出一種三閾值的虛擬機(jī)迀移策 略，以期能降低在云計(jì)算環(huán)境中虛擬機(jī)負(fù)載波動(dòng)劇烈的情況下虛擬機(jī)在集群中的主機(jī)之間 的迀移次數(shù)，從而使云服務(wù)質(zhì)量得到提高。
[0009] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0010] 本發(fā)明一種三閾值的虛擬機(jī)迀移策略，是用于對(duì)N臺(tái)虛擬機(jī)在M臺(tái)主機(jī)間的迀移過 程中，其特點(diǎn)是：
[0011 ] 令M臺(tái)主機(jī)記為集合PM={pmi，pm2, ? ? ?，pnk，…，p_}，l<m<M;pmn表示PM中的第m臺(tái)主機(jī)， 令第T個(gè)周期中的第m臺(tái)主機(jī)卿記為蘆?f1 ;且m("r! pcm表示第m臺(tái)主機(jī)pmm的總CPU計(jì)算能力；/;以表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)/wf的負(fù)載，且 .0 < U 1表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)1使用的CPU計(jì)算能力，且/wf = x /)/。； 1表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)/wf的空閑CPU計(jì)算能力，且風(fēng)⑴=-評(píng))/1 表示 第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)/規(guī)I/1的活躍標(biāo)記，且/>dn e|0,lj ;utm、ltm和mtm分別表示第m臺(tái)主機(jī) \ r paf{T) = 1 pmm的上閾值、下閾值和迀移閾值;其中utm=a;ltm=0 ;_m y U Ml '-〇
[0012]假設(shè)第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)蘆#中包含iVf臺(tái)虛擬機(jī)，記為虛擬機(jī)集合 丨=j爾?丨，爾丨/j ,…，細(xì)丨$，…，V/H& 臺(tái)主機(jī)中第W臺(tái)虛擬機(jī)珊^::丨抽象為雨仏丨=R一〇 氣乂f表示第m臺(tái)主機(jī)pmm中第以1臺(tái)虛擬機(jī)的總CPU計(jì)算能力;表示第T個(gè)周期中第m 臺(tái)主機(jī)Mf)中第#臺(tái)虛擬機(jī)vm&,的負(fù)載，且〇玄〇幻表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主 機(jī)評(píng)丨丨1中第)臺(tái)虛擬機(jī)爾仏1已使用的OTi十算能力，且 表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)的第<>臺(tái)虛擬機(jī)的空閑CHJ計(jì)算能力，且 =vci^ -w/l$; 表示第T周期中第哈主機(jī)網(wǎng)P的第"if 1臺(tái)虛擬機(jī)vwCp的活躍
度， ，其中/' :s標(biāo)定值，1分私><jn表示 (t<s) 帕0 明' 0, va^r\T) < at 表示第T周期中第m臺(tái)主機(jī)的第#臺(tái)虛擬機(jī)vm二m的活躍標(biāo)記，W/mirl= 二 ， m M'n," 1, vcr\n>cit 其中，at表示虛擬機(jī)的活躍度閾值；
[0013] 所述虛擬機(jī)迀移策略是按如下步驟進(jìn)行：
[0014] 步驟1、定義第T周期的過載迀移總隊(duì)列為L(T);定義在第T周期中第m臺(tái)主機(jī);所 使用的過載迀移隊(duì)列為/if 1;初始化T = 1;初始化m=l;
[0015] 步驟2、若m>M成立，則跳轉(zhuǎn)到步驟7;否則，初始化過載迀移隊(duì)列巧為空;標(biāo)記出 在虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)的活躍標(biāo)記與第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)的活躍標(biāo)記 /w/fi不相同的虛擬機(jī);并將標(biāo)記出的虛擬機(jī)從虛擬機(jī)集合FMf中迀出，放入過載迀移隊(duì) 列為中；從而更新所述第T周期中第m臺(tái)主機(jī)所使用的過載迀移隊(duì)列￡1，以及第T個(gè) 周期第m臺(tái)主機(jī)中虛擬機(jī)集合;
[0016] 步驟3、若第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)pmif1中更新后的虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)使用 的CPU的計(jì)算能力的總和大于等于pCmXutm成立，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;否則跳轉(zhuǎn)到步驟6;
[0017] 步驟4、將更新后的虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)按照負(fù)載從小到大的順序進(jìn)行排序， 獲得更新后的有序虛擬機(jī)集合FMf};
[0018] 步驟5、從所述更新后的有序虛擬機(jī)集合FMf1中依次將虛擬機(jī)迀入至更新后的過 載迀移隊(duì)列中，直到更新后的有序虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)的使用的CPU計(jì)算能力 的總和小于等于p CmXutm為止;從而再次更新第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)所使用的過載迀 移隊(duì)列/^ ,以及第T個(gè)周期第m臺(tái)主機(jī)中虛擬機(jī)集合;
[0019] 步驟6、令m+1賦值給m;跳轉(zhuǎn)到步驟2;
[0020] 步驟7、令第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列為…,/in，…所述第T個(gè) M 周期的過載迀移總隊(duì)列L(T)中的虛擬機(jī)數(shù)量記為/(n =2?in ;將所述第T個(gè)周期的過載迀移 總隊(duì)列L(T)中的虛擬機(jī)按照其已使用的CPU計(jì)算能力從大到小的順序進(jìn)行排序，從而獲得排 序后的第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列，爾表示排序 后的第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列L/(T)中的第i(T)臺(tái)虛擬機(jī);第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)的已使用 的CPU計(jì)算能力記為;第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)vmf的活躍標(biāo)示記為vq/g1 ;l<i(T)<I(T);
[0021] 步驟8、令i⑴=1;
[0022] 步驟9、若i(T)>I(T)成立，則表示在第T周期中主機(jī)集合中的所有主機(jī)均未過載，將第T 個(gè)周期中均未過載的主機(jī)集合記為…,蘆^/1卜第了個(gè)周期 中第m臺(tái)未過載主機(jī)記為1 氣叫"式,，叫" 1，:第_ 第m臺(tái)未過載主機(jī)n中的虛擬機(jī)集合記為= <[ vw:1, vmH^..., vm^l;TI,..., vm*^,}Tt J , 且 ={',,，r/:(> PM中的所有主機(jī)按照其使用的CPU計(jì)算能力從大到小進(jìn)行排序，從而獲得在第T個(gè)周期中第i ⑴次排序后的M臺(tái)主機(jī)冊(cè)興'"'押;1'卜，…，評(píng);,"'...，《士）(n|^^ 表示在第T個(gè)周期中第i(T)次排序后的M臺(tái)主機(jī)pMW>中的第m臺(tái)主機(jī);且 Pmn!，<r! ^T\pf!n
[0023] 步驟 1〇、令 m=l;
[0024] 步驟11、對(duì)排序后的第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列L/(T)中的第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)胃;=判 斷是否滿足且vfl^1 ，如滿足條件，則將第i(T)臺(tái) 虛擬機(jī)放入第i(T)次排序后的第m臺(tái)主機(jī)>中，并令im+1賦值給 iW后，跳轉(zhuǎn)至 步驟9;如不滿足條件，則令m+1賦值給m后，跳轉(zhuǎn)至步驟11;
[0025] 步驟12、定義第T周期的輕載迀移總隊(duì)列為L<T)，定義在第T周期中第m臺(tái)主機(jī)胃;f 所使用的輕載迀移隊(duì)列為/：!n ;初始化m= 1;
[0026] 步驟13、若m>M成立，則跳轉(zhuǎn)至步驟14;否則，初始化輕載迀移隊(duì)列為空;若第T 個(gè)周期中第m臺(tái)未過載主機(jī)中的虛擬機(jī)集合)中所有虛擬機(jī)使用的CPU的計(jì)算能 力的總和小于等于ltmXp Cm，則將中的虛擬機(jī)全部迀入到輕載迀移隊(duì)列/f1中，從而 更新第T個(gè)周期第m臺(tái)主機(jī)/?〃&所使用的輕載迀移隊(duì)列/fh令m+1賦值給m，跳轉(zhuǎn)至步驟13;
[0027] 步驟14、令第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列為…,/巧，…/If1};所述第 T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列C(T)中的虛擬機(jī)數(shù)量記為I$(T);將所述第T個(gè)周期的輕載迀移總 隊(duì)列C(T)中的虛擬機(jī)按照其已使用的CPU計(jì)算能力從大到小的順序進(jìn)行排序，從而獲得排 序后的第T個(gè)周期的輕載總隊(duì)列r1r) = …,vmjA…,; vm^1表示排序后 的第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列L〃(T)中的第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī);第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī)vmg 1的已使用 的CPU計(jì)算能力記為:第f⑴臺(tái)虛擬機(jī)的活躍標(biāo)示記為1^,丨!； Ki#⑴彡I#⑴；
[0028] 步驟 13、令 i*⑴=1;
[0029] 步驟14、若i*(T)>I*(T)成立，則表示在第T周期中主機(jī)集合中的所有主機(jī)均未輕載， 并跳轉(zhuǎn)至步驟17;否則，將M臺(tái)主機(jī)PM中的所有主機(jī)按照其使用的CPU計(jì)算能力從大到小進(jìn) 行排序，從而獲得在第T個(gè)周期中第f (T)次排序后的M臺(tái)主機(jī) 歷們⑴=卜，)('嚴(yán) 期中第次排序后的m臺(tái)主機(jī)中的第"1臺(tái)主機(jī);且 Pm,n =\PC,,,,PL ,P( ,P'L ,Pafm H聲，十
[0030] 步驟 15、令 m=l;
[0031] 步驟16、對(duì)排序后的第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列L〃(T)中的第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī)卿；3 判斷是否滿足wO + )m S ，如滿足條件，則將第 P(T)臺(tái)虛擬機(jī)放入第f(T)次排序后的第m臺(tái)主機(jī)丨1/W卜中，并令W T)+1賦值給WT) 后，跳轉(zhuǎn)至步驟14;如不滿足條件，則令m+1賦值給m后，跳轉(zhuǎn)至步驟16;
[0032] 步驟17、令T+1賦值給T，并跳轉(zhuǎn)至步驟2。
[0033]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0034] 1、本發(fā)明通過在雙閾值虛擬機(jī)迀移策略的基礎(chǔ)之上新增迀移閾值，用作將虛擬從 迀移隊(duì)列迀入主機(jī)時(shí)判斷主機(jī)是否合適的條件，從而能夠降低負(fù)載波動(dòng)劇烈的活躍虛擬機(jī) 在迀入主機(jī)之后使得該主機(jī)立馬達(dá)到迀移閾值的幾率，進(jìn)而降低了觸發(fā)虛擬機(jī)迀移的次 數(shù)，提高了云服務(wù)質(zhì)量。
[0035] 2、本發(fā)明使用虛擬機(jī)活躍度模型來量化虛擬機(jī)生命周期中的負(fù)載波動(dòng)情況，從而 能直觀反映出虛擬機(jī)負(fù)載的波動(dòng)大小。
[0036] 3、本發(fā)明通過區(qū)別對(duì)待由虛擬機(jī)活躍度來區(qū)分的兩類虛擬機(jī)，通過設(shè)定不同的迀 移閾值以達(dá)到增加虛擬機(jī)部署密度和減少CPU計(jì)算資源的浪費(fèi)的作用。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 本實(shí)施例中，一種三閾值的虛擬機(jī)迀移策略，是用于對(duì)N臺(tái)虛擬機(jī)在M臺(tái)主機(jī)間的 迀移過程中，
[0039] 令M臺(tái)主機(jī)記為集合PM={pmi，pm2, ? ? ?，pnk, ? ? ?，卩咖}，Km<M;pmm表示PM中的第m臺(tái)主 機(jī)，令第T個(gè)周期中的第m臺(tái)主機(jī)pmm記為，2^ ;且押!,f1 = j凡，戶/r, 1，/?/；!,'押尺?1，"Mb pcm表示第m臺(tái)主機(jī)pmm的總CPU計(jì)算能力，例如主機(jī)中有2個(gè)CPU，每個(gè)CPU的計(jì)算能力為 2000MIPS，則該主機(jī)總的CPU計(jì)算能力為4000; p/f表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)pmif)的負(fù)載， 且(X ^ 1 ,例如主機(jī)在當(dāng)前周期中的CPU使用率為50%，則該主機(jī)在當(dāng)前周期中的負(fù)載 為0 ? 5 ;萍^表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)卿^使用的計(jì)算能力，且界)/1 = x 表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)pm丨f1的空閑CPU計(jì)算能力，且1 -/w丨1表 示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)的活躍標(biāo)記，且e丨0,1丨，本實(shí)施例中，0表示非活躍，1 表示活躍;utm、1 tm和mtm分別表示第m臺(tái)主機(jī)pmm的上閾值、下閾值和迀移閾值;其中Utm=a ; \y paf(I) ltm=0;/?4={ "\T， 且a< y <y彡0，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將a設(shè)置為0.2，p設(shè)置為0.8, y設(shè)置
[//,押/f =0 為0.6 w設(shè)置為0.8;
[0040] 假設(shè)第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)中包含TVf臺(tái)虛擬機(jī)，記為虛擬機(jī)集合 陳Ln={?，…，vm:,，...，v<^ , O^V：^V，且2：iVln = JT;將在第T周期中第m臺(tái) 又 m m m -1 主機(jī)網(wǎng)丨中第/?if丨臺(tái)虛擬機(jī)側(cè)丨1抽象為謂i.:,:;1 ^ 氣⑷表示第m臺(tái)主機(jī)piik中第wf臺(tái)虛擬機(jī):的總CPU計(jì)算能力;,表示第T個(gè)周期中第m臺(tái) 主機(jī)中第f臺(tái)虛擬機(jī)的負(fù)載，且夂vW&表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī) 押4Z,中第4丨)臺(tái)虛擬機(jī)糊已使用的cpu計(jì)算能力，且v": 〇表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)的第#臺(tái)虛擬機(jī)1〃<&的空閑CPU計(jì)算能力，且 <i, =v<k-表示第T周期中第"1臺(tái)主機(jī)的第^臺(tái)虛擬機(jī)胃的活
躍度， （）.，其中v/ =之v/匕二，S表示定值，1 彡S， / \ w-0 m / {t<s) 本實(shí)施例中，將S設(shè)置為6,表示虛擬機(jī)的活躍度是通過最近6個(gè)周期的負(fù)載情況來計(jì)算得出 的；v<(i>表示表示第T周期中第111臺(tái)主機(jī)的第?P臺(tái)虛擬機(jī)的活躍標(biāo)記， 0, va'T\r, < at O 二 '財(cái)，at穌龍棚淑夭麵直，賴齡忡，)1等ati煙細(xì)，艮p m>n'm 1, va{ \n > at .. mjl^ 虛擬機(jī)活躍度超過8的虛擬機(jī)被標(biāo)記為活躍的虛擬機(jī)，而虛擬機(jī)活躍度小于8的虛擬機(jī)則被 標(biāo)記為非活躍的虛擬機(jī)；
[0041] 如圖1所示，虛擬機(jī)迀移策略是按如下步驟進(jìn)行：
[0042] 步驟1、定義第T周期的過載迀移總隊(duì)列為L(T);定義在第T周期中第m臺(tái)主機(jī)評(píng)^所 使用的過載迀移隊(duì)列為/, ("n ;初始化T = 1;初始化m=l;
[0043] 步驟2、若m>M成立，表示已經(jīng)遍歷完所有主機(jī)，并已經(jīng)將在當(dāng)前周期主機(jī)中的異類 虛擬機(jī)添加到各個(gè)過載迀移隊(duì)列中，則跳轉(zhuǎn)到步驟7;否則，初始化過載迀移隊(duì)列為空;標(biāo) 記出在虛擬機(jī)集合FMf中所有虛擬機(jī)的活躍標(biāo)記與第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)的活躍標(biāo) 記/^不相同的虛擬機(jī)，稱為異類虛擬機(jī);并將標(biāo)記出的虛擬機(jī)從虛擬機(jī)集合中迀 出，放入過載迀移隊(duì)列為/f中；從而更新第T周期中第m臺(tái)主機(jī)所使用的過載迀移隊(duì)列 以及第T個(gè)周期第m臺(tái)主機(jī);?中虛擬機(jī)集合例如在第T個(gè)周期中，第m臺(tái)主機(jī)中 共有4臺(tái)虛擬機(jī)，記為離^ {vm!],v/?$,vw=,VW0，若卿$為異類虛擬機(jī)，則將異類主機(jī) 迀出之后7從^更新為冊(cè),("7^{讀匕)^<],權(quán)11 2]卜而過載迀移隊(duì)列/^更新為/^^剛丨0;
[0044] 步驟3、若第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)中更新后的虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)使用 的CPU的計(jì)算能力的總和大于等于pCmXut m成立，表示該主機(jī)已經(jīng)過載，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;否 則跳轉(zhuǎn)到步驟6;
[0045] 步驟4、將更新后的虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)按照負(fù)載從小到大的順序進(jìn)行排序， 獲得更新后的有序虛擬機(jī)集合FMf;;
[0046] 步驟5、從更新后的有序虛擬機(jī)集合丨P中依次將虛擬機(jī)迀入至更新后的過載迀 移隊(duì)列中，直到更新后的有序虛擬機(jī)集合_,'^中所有虛擬機(jī)的使用的CPU計(jì)算能力的總和 小于等于pc m X utm為止;從而再次更新第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)所使用的過載迀移隊(duì)列 /^ ,以及第T個(gè)周期第m臺(tái)主機(jī)/wf)中虛擬機(jī)集合F姐,(,f1，例如1中有三臺(tái)有序的虛擬 機(jī)，即附削切,過載迀移隊(duì)列/【)=丨(麗,$^ 的計(jì)算能力的總和大于等于P Cm x u tm，先將迀出，如果剩下兩臺(tái)虛擬機(jī)使用的CPU的計(jì) 算能力的總和小于pcmXutm，則更新=卜G，vm⑶，f =卜G，v"G卜 [0047] 步驟6、令m+1賦值給m;跳轉(zhuǎn)到步驟2;
[0048] 步驟7、令第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列為/^^^'/^，…，/^，…/^^第了個(gè)周期 M 的過載迀移總隊(duì)列L(T)中的虛擬機(jī)數(shù)量記為/(n ;將第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列L m=l (T)中的虛擬機(jī)按照其已使用的CPU計(jì)算能力從大到小的順序進(jìn)行排序，從而獲得排序后的 第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列=jvm|n,v"2f : w。1表示排序后的第T 個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列L/(T)中的第i(T)臺(tái)虛擬機(jī);第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)的已使用的CPU計(jì) 算能力記為w切:第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)謂切的活躍標(biāo)示記為vq/黑1; 1彡i(T) < I(T);
[0049] 步驟8、令i⑴=1;
[0050] 步驟9、若i(T)>I(T)成立，則表示在第T周期中主機(jī)集合中的所有主機(jī)均未過載，將第 T個(gè)周期中均未過載的主機(jī)集合記為P_M明，第T個(gè)周期 中第m臺(tái)未過載主機(jī)記為挪;^ = ^cm,，網(wǎng)九,mz；,}，第T個(gè)周期中 第m臺(tái)未過載主機(jī)押,^1中的虛擬機(jī)集合記為= |vm ，爾j.〗1,vm ,=nvm 且爾卜<，v/:S，二… 機(jī)PM中的所有主機(jī)按照其使用的CPU計(jì)算能力從大到小進(jìn)行排序，從而獲得在第T個(gè)周期中 第i⑴次排序后的M臺(tái)主機(jī)戶財(cái)'丨'）(r!={押；卜丨…丨⑴?，押丨…, n表示在第T個(gè)周期中第i(T)次排序后的M臺(tái)主機(jī)扣中的第m臺(tái)主機(jī)；且 nJl[Uy] Jnc n/^JI)(r)mMn)(n "r('n)(r? naf^^T) ut It mt \ Pmm -'PUL ，PK, "PJm > PaJm
[0051] 步驟 10、令 m=l;
[0052] 步驟11、對(duì)排序后的第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列L/(T)中的第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)胃f判 斷是否滿足如滿足條件，則將第丨(1)臺(tái) 虛擬機(jī)vrnf放入第i(T)次排序后的第m臺(tái)主機(jī)中，并令i(T)+l賦值給i(T)后，跳轉(zhuǎn)至 步驟9;如不滿足條件，則令m+1賦值給m后，跳轉(zhuǎn)至步驟11;
[0053] 步驟12、定義第T周期的輕載迀移總隊(duì)列為L$(T)，定義在第T周期中第m臺(tái)主機(jī) 所使用的輕載迀移隊(duì)列為/f };初始化m= 1;
[0054] 步驟13、若m>M成立，則跳轉(zhuǎn)至步驟14;否則，初始化輕載迀移隊(duì)列/f1為空;若第T 個(gè)周期中第m臺(tái)未過載主機(jī)中的虛擬機(jī)集合FMf>中所有虛擬機(jī)使用的CPU的計(jì)算能 力的總和小于等于ltmx pCm，則將中的虛擬機(jī)全部迀入到輕載迀移隊(duì)列中，從而 更新第T個(gè)周期第m臺(tái)主機(jī)pmif1所使用的輕載迀移隊(duì)列/^;令m+1賦值給m，跳轉(zhuǎn)至步驟13;
[0055] 步驟14、令第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列為is(T) ={d/】m，一,/,lKl ;第T個(gè) 周期的輕載迀移總隊(duì)列f(T)中的虛擬機(jī)數(shù)量記為I<T);將第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列L$ (T) 中的虛擬機(jī)按照其已使用的CPU計(jì)算能力從大到小的順序進(jìn)行排序，從而獲得排序后的第T 個(gè)周期的輕載總隊(duì)列^^^^觀^…^^…^^^/^表示排序后的第評(píng)周 期的輕載迀移總隊(duì)列L'*(T)中的第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī);第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī)vmg的已使用的CPU計(jì)算 能力記為vm；S ;第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī)伽％1的活躍標(biāo)示記為W/；gU<i* (T)<I*(T);
[0056] 步驟 13、令 i*⑴=1;
[0057]步驟14、若i*(T) > I*(T)成立，則表示在第T周期中主機(jī)集合中的所有主機(jī)均未輕載， 并跳轉(zhuǎn)至步驟17;否則，將M臺(tái)主機(jī)PM中的所有主機(jī)按照其使用的CPU計(jì)算能力從大到小進(jìn) 行排序，從而獲得在第T個(gè)周期中第f (T)次排序后的M臺(tái)主機(jī) 度卜）(r!=|M(! )(r)，押;('）('???，押少）⑴，…，押1 期中第次排序后的皿臺(tái)主機(jī)^十門u沖的第m臺(tái)主機(jī);且 Pm", ={pcm,pl," ,pu," } ,pfm ,paf", ，K,mt今
[0058] 步驟 15、令 m=l;
[0059] 步驟16、對(duì)排序后的第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列L〃(T)中的第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī)?% 1 判斷是否滿足，心叫=/7<丨十1 如滿足條件，則將第 i*(T)臺(tái)虛擬機(jī)v，#1放入第i*(T)次排序后的第m臺(tái)主機(jī)中，并令i* (T)+l賦值給i*(T) 后，跳轉(zhuǎn)至步驟14;如不滿足條件，則令m+1賦值給m后，跳轉(zhuǎn)至步驟16;
[0060] 步驟17、令T+1賦值給T，并跳轉(zhuǎn)至步驟2。
[00611 為了驗(yàn)證三閾值虛擬機(jī)迀移策略的有效性，使用Cl ouds im對(duì)三閾值虛擬機(jī)迀移策 略進(jìn)行仿真模擬。實(shí)驗(yàn)在CloudSim搭建的云環(huán)境中建立1個(gè)數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心中有500臺(tái) 主機(jī)。每臺(tái)主機(jī)的CPU計(jì)算能力為3000MIPS。數(shù)據(jù)中心中有500臺(tái)虛擬機(jī)運(yùn)行于主機(jī)中，每臺(tái) 虛擬機(jī)的CPU計(jì)算能力為1000MIPS。
[0062] 模擬實(shí)驗(yàn)米用（Beloglazov A，Buyya R.Optimal Online Deterministic Algorithms and Adaptive Heuristics for Energy and Performance Efficient Dynamic Consolidation of Virtual Machines in Cloud Data Centers[J] .Concurrency and Computation:Practice and c Experience，2012，24(13):1397-1420.)中公布的虛擬機(jī)負(fù)載的數(shù)據(jù)集。整個(gè)數(shù)據(jù)集記錄了 1052臺(tái)生產(chǎn)環(huán)境中的服務(wù)器，在 240小時(shí)的運(yùn)行中每5分鐘時(shí)間間隔測(cè)得的CPU負(fù)載的原始數(shù)據(jù)。
[0063] 實(shí)驗(yàn)進(jìn)行5次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果取5次實(shí)驗(yàn)的平均值。每次實(shí)驗(yàn)使用三個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)集(D1， D2，D3)對(duì)三閾值虛擬機(jī)迀移策略進(jìn)行驗(yàn)證，每個(gè)數(shù)據(jù)集中有500條虛擬機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)。三個(gè)數(shù) 據(jù)集分別模擬(高，低，中）三種不同的虛擬機(jī)負(fù)載波動(dòng)。
[0064] 實(shí)驗(yàn)比較實(shí)用雙閾值虛擬機(jī)迀移策略與三閾值虛擬機(jī)迀移策略虛擬機(jī)迀移次數(shù) 與SLA的違約率。每當(dāng)有一臺(tái)虛擬機(jī)從主機(jī)中迀出時(shí)虛擬機(jī)迀移次數(shù)加一。SLA違約率是通 過虛擬機(jī)請(qǐng)求的CPU計(jì)算能力減去主機(jī)能夠提供的CPU計(jì)算能力的差除以虛擬機(jī)請(qǐng)求的CPU 計(jì)算能力計(jì)算得出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1和表2所示：
[0065]表1虛擬機(jī)迀移次數(shù)比較
[0067] 表2 SLA違約率比較
[0069]從表1和表2中可以看書虛擬機(jī)使用三閾值的虛擬機(jī)迀移策略能夠有效地減少虛 擬機(jī)的迀移次數(shù)以及SLA的違約率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三閾值的虛擬機(jī)迀移策略，是用于對(duì)N臺(tái)虛擬機(jī)在Μ臺(tái)主機(jī)間的迀移過程中，其 特征是： 令Μ臺(tái)主機(jī)記為集合ΡΜ= {ρ???,ρπκ，…，pnk,…，ρπμ}，表示ΡΜ中的第m臺(tái)主機(jī)，令 第T個(gè)周期中的第m臺(tái)主機(jī)pmm記為尸講丨;且蘆 pcm表示第m臺(tái)主機(jī)pmm的總CPU計(jì)算能力；/?/丨^表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)/wfj的負(fù)載，且 0#/^ 5Π 表示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)押丨f>使用的CPU計(jì)算能力，且=爲(wèi)χ；7/^ ; )表示第Τ個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)辦丨廠的空閑CPU計(jì)算能力，且及/廣=|?cm 表 示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)/?w;("n的活躍標(biāo)記，且e 10,11; utm、1 tm和mtm分別表示第m臺(tái) 主機(jī)pmm的上閾值、下閾值和迀移閾值;其中utm=a;ltm=R且α< γ < μ^β； 假設(shè)第Τ個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)中包含Λ^>臺(tái)虛擬機(jī)，記為虛擬機(jī)集合 1 二..…臺(tái)主機(jī)丨中第)臺(tái)虛擬機(jī)蘭抽象為 氣,》0表示第m臺(tái)主機(jī)pmm中第#臺(tái)虛擬機(jī)胃^!的總CPU計(jì)算能力;表示第T個(gè)周期中第m臺(tái) 主機(jī)辦if1中第j臺(tái)虛擬機(jī)說負(fù)載，且〇 U 表示第T個(gè)周期中第^ 中第#臺(tái)虛擬機(jī)?,Hi已使用的CPU計(jì)算能力：d康示第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)評(píng)產(chǎn)的第#臺(tái)虛擬機(jī)·的空閑CPU計(jì)算能力，且其中，at表示虛擬機(jī)的活躍度閾值； 所述虛擬機(jī)迀移策略是按如下步驟進(jìn)行： 步驟1、定義第T周期的過載迀移總隊(duì)列為L(T);定義在第T周期中第m臺(tái)主機(jī)pwif所使用 的過載迀移隊(duì)列為> 1初始化T = 1;初始化m = 1; 步驟2、若m>M成立，則跳轉(zhuǎn)到步驟7;否則，初始化過載迀移隊(duì)列為空;標(biāo)記出在虛擬 機(jī)集合中所有虛擬機(jī)的活躍標(biāo)記與第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)的活躍標(biāo)記不 相同的虛擬機(jī);并將標(biāo)記出的虛擬機(jī)從虛擬機(jī)集合ΓΜ,(,η中迀出，放入過載迀移隊(duì)列為f i 中；從而更新所述第T周期中第m臺(tái)主機(jī)所使用的過載迀移隊(duì)列/,=,以及第T個(gè)周期第m 臺(tái)主機(jī)1中虛擬機(jī)集合; 步驟3、若第T個(gè)周期的第m臺(tái)主機(jī)pmif1中更新后的虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)使用的CPU 的計(jì)算能力的總和大于等于pcmXutm成立，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;否則跳轉(zhuǎn)到步驟6; 步驟4、將更新后的虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)按照負(fù)載從小到大的順序進(jìn)行排序，獲得 更新后的有序虛擬機(jī)集合FAif >; 步驟5、從所述更新后的有序虛擬機(jī)集合中依次將虛擬機(jī)迀入至更新后的過載迀 移隊(duì)列中，直到更新后的有序虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)的使用的CPU計(jì)算能力的總 和小于等于pcmXut m為止;從而再次更新第T個(gè)周期中第m臺(tái)主機(jī)/)川，'聽使用的過載迀移隊(duì) 列/,Γ1，以及第T個(gè)周期第m臺(tái)主機(jī);^n中虛擬機(jī)集合; 步驟6、令m+1賦值給m;跳轉(zhuǎn)到步驟2; 步驟7、令第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列為少1^/^妒，一,妒，一|')};所述第1'個(gè)周期 的過載迀移總隊(duì)列L(T)中的虛擬機(jī)數(shù)量i5;將所述第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì) 列L(T)中的虛擬機(jī)按照其已使用的CPU計(jì)算能力從大到小的順序進(jìn)行排序，從而獲得排序后 的第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列尤<F) = [vm|r!, vwf),…，vmf丨1，…,vwf U 表示排序后的 第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列Ι；(τ)中的第i(T)臺(tái)虛擬機(jī);第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)的已使用的CPU 計(jì)算能力記為第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)的活躍標(biāo)示記為vq/^;l<i(T)<I (T); 步驟8、令i(T) = l; 步驟9、若i(T)>I(T)成立，則表示在第T周期中主機(jī)集合中的所有主機(jī)均未過載，將第T 個(gè)周期中均未過載的主機(jī)集合記為= (押，押·.,辦1Γ,·. ·, 1，第τ個(gè)周期 中第m臺(tái)未過載主機(jī)記為，第τ個(gè)周期中 第m臺(tái)未過載主機(jī)中的虛擬機(jī)集合記為= | , vraj1,v<;!m，…,蘭，并跳轉(zhuǎn)至步驟12;否則，將Μ臺(tái)主 機(jī)ΡΜ中的所有主機(jī)按照其使用的CPU計(jì)算能力從大到小進(jìn)行排序，從而獲得在第Τ個(gè)周期中第i (τ)次排序后的Μ臺(tái)主機(jī)表示在第Τ個(gè)周期中第i(T)次排序后的Μ臺(tái)主機(jī)中的第m臺(tái)主機(jī);且步驟10、令m=l; 步驟11、對(duì)排序后的第T個(gè)周期的過載迀移總隊(duì)列L/(T)中的第i(T)臺(tái)虛擬機(jī)判斷是，如滿足條件，則將第i(T)臺(tái)虛擬 機(jī)vmf放入第次排序后的第m臺(tái)主機(jī)中，并令i(T)+l賦值給后，跳轉(zhuǎn)至步驟 9;如不滿足條件，則令m+1賦值給m后，跳轉(zhuǎn)至步驟11; 步驟12、定義第T周期的輕載迀移總隊(duì)列為L$(T)，定義在第T周期中第m臺(tái)主機(jī)所使 用的輕載迀移隊(duì)列為/f1;初始化m=l; 步驟13、若m>M成立，則跳轉(zhuǎn)至步驟14;否則，初始化輕載迀移隊(duì)列/f>為空;若第T個(gè)周 期中第m臺(tái)未過載主機(jī)中的虛擬機(jī)集合中所有虛擬機(jī)使用的CPU的計(jì)算能力的 總和小于等于ltmXpcm，則將中的虛擬機(jī)全部迀入到輕載迀移隊(duì)列ζ(/?中，從而更新 第Τ個(gè)周期第m臺(tái)主機(jī)所使用的輕載迀移隊(duì)列:令m+1賦值給m，跳轉(zhuǎn)至步驟13; 步驟14、令第τ個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列為= ·，所述第T個(gè) 周期的輕載迀移總隊(duì)列L<T)中的虛擬機(jī)數(shù)量記為Ρ(τ);將所述第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列 L\T)中的虛擬機(jī)按照其已使用的CPU計(jì)算能力從大到小的順序進(jìn)行排序，從而獲得排序后 的第T個(gè)周期的輕載總隊(duì)列"121 爾^1,ν/?71,…,v/#1,…,;v?#/表示排序后的第 T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列L〃(T)中的第f(T)臺(tái)虛擬機(jī);第f(T)臺(tái)虛擬機(jī)的已使用的 CHJ計(jì)算能力記為w# ;第i*(T)臺(tái)虛擬機(jī)w#)的活躍標(biāo)示記為;1彡i*⑴彡I*⑴； 步驟13、令f⑴=1; 步驟14、若i*(T)>I*(T)成立，則表示在第T周期中主機(jī)集合中的所有主機(jī)均未輕載，并跳 轉(zhuǎn)至步驟17;否則，將Μ臺(tái)主機(jī)PM中的所有主機(jī)按照其使用的CPU計(jì)算能力從大到小進(jìn)行排 序，從而獲得在第T個(gè)周期中第f (T)次排序后的Μ臺(tái)主機(jī)表示在第Τ個(gè)周期中第ρω次排序后的Μ臺(tái)主機(jī)卩^^卜中的第主機(jī);且 步驟15、令m=l; 步驟16、對(duì)排序后的第T個(gè)周期的輕載迀移總隊(duì)列L~T)中的第f(T)臺(tái)虛擬機(jī)vm#判斷，如滿足條件，則將第f(T) 臺(tái)虛擬機(jī)放入第f(T)次排序后的第m臺(tái)主機(jī)中，并令ρω+繼值給后，跳 轉(zhuǎn)至步驟14;如不滿足條件，則令m+1賦值給m后，跳轉(zhuǎn)至步驟16; 步驟17、令T+1賦值給T，并跳轉(zhuǎn)至步驟2。
【文檔編號(hào)】G06F9/455GK105930202SQ201610291246
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】梁昌勇, 柏泓, 柏一泓, 顧東曉, 趙樹平, 陸文星
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)