一種基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法，包括以下步驟：步驟1，實(shí)時(shí)地采集物理機(jī)PM和虛擬機(jī)VM的狀態(tài)信息；步驟2，基于資源消耗順序?qū)M進(jìn)行排序以確定待遷移VM；步驟3，采用模擬退火算法為每個(gè)待遷移VM確定目的地以及遷移路徑；步驟4，設(shè)計(jì)交換路徑實(shí)現(xiàn)最大的并行遷移。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種虛擬化技術(shù)，特別是一種基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法。
技術(shù)介紹
云計(jì)算是虛擬化(Virtualization)、網(wǎng)格計(jì)算(GridComputing)、分布式計(jì)算(DistributedComputing)、并行計(jì)算(ParallelComputing)等計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬化技術(shù)是支持云計(jì)算的核心技術(shù)。虛擬化有許多好處，它可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用環(huán)境隔離，提高計(jì)算機(jī)資源利用率，便于服務(wù)器的整合以及可進(jìn)行合理的資源分配和均衡負(fù)載。服務(wù)器虛擬化技術(shù)可以使一個(gè)物理服務(wù)器虛擬成若干個(gè)服務(wù)器使用。負(fù)載失衡會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)吞吐率降低，甚至?xí)斐赡承┓?wù)或VM負(fù)載過(guò)大，無(wú)法及時(shí)提供服務(wù)，影響用戶體驗(yàn)。在云計(jì)算系統(tǒng)利用服務(wù)器虛擬化，不僅需要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的多實(shí)例、隔離性等功能，還需要提高服務(wù)器物理資源的利用率，保證良好的可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)的負(fù)載均衡和故障恢復(fù)功能，那么就需要實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的監(jiān)控和資源管理，說(shuō)到管理，便用到了虛擬機(jī)(VirtualMachine，VM)的動(dòng)態(tài)遷移。VM動(dòng)態(tài)遷移是將運(yùn)行中的VM從一臺(tái)物理機(jī)(PhysicalMachine，PM)遷移到另一臺(tái)PM上，在遷移的過(guò)程中要保證VM上運(yùn)行的應(yīng)用能夠正常運(yùn)行不受影響。利用VM遷移技術(shù)能夠改善云計(jì)算系統(tǒng)的性能，使得系統(tǒng)資源分配更加靈活。當(dāng)前對(duì)于數(shù)據(jù)中心虛擬機(jī)遷移調(diào)度有許多的學(xué)者進(jìn)行了深入的研究，CLARKC等人提出了一種改進(jìn)的遺傳算法來(lái)調(diào)度虛擬機(jī)(CLARKC,FRASERK,HANDS,etal.Livemigrationofvirtualmachines[C].Procofthe2ndSymposiumonNetworkedSystemsDesign&Implementation.Berkeley:USENIXAssociation,2005:273-286.)。遺傳算法是模擬進(jìn)化論的自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的進(jìn)化過(guò)程的一種計(jì)算模型，是一種啟發(fā)式的通過(guò)模擬進(jìn)化過(guò)程來(lái)搜索最優(yōu)解的方法，已經(jīng)證明，在集合中尋找一組最優(yōu)解是NP問(wèn)題，我們只能找到一個(gè)近似全局最優(yōu)解。除了遺傳算法，有關(guān)于調(diào)度的算法還有Sufferage算法，Min-Min調(diào)度算法，Max-Min調(diào)度算法，以及模擬退火算法(SimulatedAnnealingAlgorithm,SA算法)。但就目前的遷移調(diào)度算法來(lái)說(shuō)，遷移時(shí)間和負(fù)載均衡很難合理兼顧，同時(shí)還要使系統(tǒng)開(kāi)銷盡可能的小。隨著數(shù)據(jù)中心需求的日益增加，數(shù)據(jù)中心的VM數(shù)量也隨之越來(lái)越多，在大規(guī)模VM集群系統(tǒng)中，VM的遷移調(diào)度就感受到了較大的壓力。該方法希望在某一時(shí)刻一系列的遷移請(qǐng)求中，能夠很好的找到每一臺(tái)VM的目的VM，并且使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心的PM都能夠處在一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境中，讓整個(gè)數(shù)據(jù)中心的集群系統(tǒng)負(fù)載更均衡。基于此，總的遷移路線還需要盡可能的短，防止在遷移過(guò)程中不必要的浪費(fèi)，最終使得遷移時(shí)間和負(fù)載均衡能很好的兼顧，并具有較小的遷移開(kāi)銷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于以采用虛擬化技術(shù)的云計(jì)算系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用節(jié)點(diǎn)監(jiān)控的方式，提供一種狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法用于提升虛擬機(jī)遷移性能，讓整個(gè)數(shù)據(jù)中心負(fù)載更均衡，為節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)管理提供決策支持。實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)解決方案為：一種基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法，步驟如下：第一步，狀態(tài)感知，即利用節(jié)點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)CVM實(shí)時(shí)地采集和分析物理機(jī)PM和虛擬機(jī)VM的狀態(tài)信息；第二步，確定待遷移VM隊(duì)列，即設(shè)計(jì)資源排序策略根據(jù)資源消耗情況對(duì)VM進(jìn)行排序以確定待遷移VM；第三步，建立遷移路徑，即采用了模擬退火算法為每個(gè)待遷移VM確定目的地以及遷移路徑；第四步，路徑交換，即設(shè)計(jì)路徑交換策略實(shí)現(xiàn)最大的并行遷移，從而在最短的遷移時(shí)間完成遷移請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載均衡。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著優(yōu)點(diǎn)：(1)VM遷移優(yōu)化過(guò)程中融合了狀態(tài)感知獲取的狀態(tài)信息，更加準(zhǔn)確；(2)采用的模擬退火算法能優(yōu)化遷移目的地和遷移路徑選擇，縮短遷移路徑，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；(3)采用的路徑交換策略，能提高資源使用率，提升并發(fā)遷移的VM數(shù)目，降低遷移時(shí)間。下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。附圖說(shuō)明圖1基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法流程圖；圖2是節(jié)點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是路徑交換示意圖。具體實(shí)施方式結(jié)合圖1，闡述本專利技術(shù)基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法，步驟如下：第一步：狀態(tài)感知，結(jié)合圖2闡述節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的采集與存儲(chǔ)過(guò)程。步驟1：采集節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。狀態(tài)感知監(jiān)控系統(tǒng)包含有一個(gè)管理監(jiān)控節(jié)點(diǎn)CVMan，多個(gè)集群監(jiān)控節(jié)點(diǎn)CVClu以及在每個(gè)物理機(jī)PM上部署的CVMon守護(hù)進(jìn)程。CVMan相當(dāng)于系統(tǒng)的根節(jié)點(diǎn)，它負(fù)責(zé)采集CVClu中的集群信息，包含系統(tǒng)的構(gòu)成關(guān)系，通過(guò)查詢集群信息能夠快速得到VM到PM，PM到集群的映射，進(jìn)而得到CVMon和CVClu的訪問(wèn)地址，使得用戶可以通過(guò)這些地址得到相應(yīng)的監(jiān)控信息CVMan中。CVClu相當(dāng)于系統(tǒng)的中間節(jié)點(diǎn)，它負(fù)責(zé)采集集群中所有PM和VM的信息，并傳遞給CVMan，出于健壯性考慮，每個(gè)集群中有一個(gè)主CVClu和多個(gè)備用CVClu，備用的和主CVClu中的信息是一樣的，只有當(dāng)主CVClu訪問(wèn)失效時(shí)，才會(huì)訪問(wèn)備用CVClu。CVMon是一個(gè)守護(hù)進(jìn)程，它部署在每個(gè)需要監(jiān)控的PM上，是系統(tǒng)中最基本的監(jiān)控單元，主要負(fù)責(zé)收集PM以及運(yùn)行在其上的VM的狀態(tài)信息，并將監(jiān)控到的狀態(tài)信息通過(guò)組播的方式發(fā)送給相應(yīng)的CVClu。步驟2：采集鏈路狀態(tài)信息。由CVMan獲取全局的鏈路狀態(tài)信息，并對(duì)系統(tǒng)的鏈路狀態(tài)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。第二步，確定待遷移VM隊(duì)列，步驟如下：步驟1：建立資源排序表。設(shè)計(jì)由四種不同類型資源的資源消耗排序表，包括CPU資源消耗排序表，硬盤(pán)資源消耗排序表，內(nèi)存資源消耗排序表以及網(wǎng)絡(luò)資源消耗排序表，其中的值分別表示單位時(shí)間消耗的CPU時(shí)間片個(gè)數(shù)，單位時(shí)間內(nèi)消耗的內(nèi)存總量，單位時(shí)間內(nèi)消耗的硬盤(pán)總量和單位時(shí)間內(nèi)消耗的網(wǎng)絡(luò)帶寬量。每種類型資源的排序過(guò)程類似，因此以內(nèi)存資源作為例子，闡述排序表建立過(guò)程。步驟1.1建立子表Sublist，它是按照從大到小的有序數(shù)組，數(shù)組中每個(gè)元素代表一個(gè)內(nèi)存消耗值，即假設(shè)Sublist有m個(gè)元素Value1,Value2,...則對(duì)于任意1≤i1＜i2≤m1，有若存在多個(gè)內(nèi)存消耗子表Sublist1,Sublist2,......對(duì)于任意的1≤i3＜i4≤m2，都有本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，實(shí)時(shí)地采集物理機(jī)PM和虛擬機(jī)VM的狀態(tài)信息；步驟2，基于資源消耗順序?qū)M進(jìn)行排序以確定待遷移VM；步驟3，采用模擬退火算法為每個(gè)待遷移VM確定目的地以及遷移路徑；步驟4，設(shè)計(jì)交換路徑實(shí)現(xiàn)最大的并行遷移。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于狀態(tài)感知的VM遷移調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1，實(shí)時(shí)地采集物理機(jī)PM和虛擬機(jī)VM的狀態(tài)信息；
步驟2，基于資源消耗順序?qū)M進(jìn)行排序以確定待遷移VM；
步驟3，采用模擬退火算法為每個(gè)待遷移VM確定目的地以及遷移路徑；
步驟4，設(shè)計(jì)交換路徑實(shí)現(xiàn)最大的并行遷移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2包括：
建立虛擬機(jī)VM的不同類型資源的資源消耗排序表Sublistn，n為資源類型
索引值，所述該表中的元素表示該類型資源消耗值，該排序表中的元素按
照從大到小的順序排列，其中為該排序表內(nèi)元素的索引值，為該排
序表中元素的總數(shù)，對(duì)于任意有設(shè)定Sublistn最大元素個(gè)數(shù)為N；
對(duì)排序表進(jìn)行更新，所述更新包括對(duì)排序表中元素的新增、刪除和變更，更
新后的排序表滿足：(1)排序表中元素按照從大到小的順序排列，和(2)排序
表中的元素個(gè)數(shù)不大于N；
對(duì)資源負(fù)載不均衡的物理機(jī)PM，按照資源排序表，從大到小的選擇VM，
確定待遷移VM隊(duì)列；
VM遷移后，排序表滿足：(1)排序表中元素按照從大到小的順序排列，和
(2)排序表中的元素個(gè)數(shù)不大于N。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對(duì)更新后的排序表，若一排序表
中元素個(gè)數(shù)大于N，對(duì)該排序表進(jìn)行分裂操作，分列操作后的排序表滿足：(1)
排序表中元素按照從大到小的順序排列，和(2)排序表中的元素個(gè)數(shù)不大于N。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，對(duì)一類型資源若存在的若干
個(gè)資源消耗排序表對(duì)于任意的1≤i3＜i4≤m2，都
有Sublisti3>Sublisti4.]]>5.根據(jù)權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐建，陳昊，張宏，陳龍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32