[發(fā)明專利]一種基于延時策略的能耗及負(fù)載敏感的虛擬機(jī)整合方法

有效

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• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN106598693B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張霄宏;賈宗璞;鮑亞雷;侯海杰;王盼盼
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F1/3203;G06F1/329
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本發(fā)明提出了一種基于延時策略的能耗及負(fù)載感知的虛擬機(jī)整合方法，該方法包括：設(shè)置輕載閾值、過載閾值和標(biāo)志閾值；周期性預(yù)測服務(wù)器的負(fù)載；選擇重新運(yùn)行遷移虛擬機(jī)的服務(wù)器。在該方法中，依據(jù)一個特殊的負(fù)載閾值，將遷移操作標(biāo)記為緊急和非緊急。如果一個遷移操作被標(biāo)記為緊急，它應(yīng)該立即執(zhí)行。反之，如果被標(biāo)記為非緊急，它將被推遲執(zhí)行。如此，通過一小段的時間延遲，由預(yù)測模型的誤差引起的遷移警報會隨著時間的推移而消失，相應(yīng)的遷移操作不會被執(zhí)行，從而避免了額外的能源消耗和給系統(tǒng)性能帶來的不利影響。此外，在選擇服務(wù)器運(yùn)行遷移的虛擬機(jī)時，引入了負(fù)載檢測機(jī)制，避免一個服務(wù)器因運(yùn)行遷入的虛擬機(jī)而負(fù)載過重，進(jìn)而引起新的虛擬機(jī)遷移操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種虛擬機(jī)整合方法，具體地，涉及一種基于延時策略的能耗及負(fù)載敏感的虛擬機(jī)整合方法，屬于虛擬機(jī)遷移技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在數(shù)據(jù)中心的規(guī)模隨著云計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展持續(xù)擴(kuò)張的同時數(shù)據(jù)中心的能耗也在飛速增長。以擁有一百萬個服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心為例，僅服務(wù)器的能源消耗就占了整個數(shù)據(jù)中心運(yùn)維費(fèi)用的50％，雖然這些服務(wù)器大部分時間僅以10％～50％的峰值計算能力在工作。即便一臺服務(wù)器處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，它也會消耗相當(dāng)于全負(fù)荷工作時70％的用電量。

虛擬機(jī)遷移技術(shù)已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心節(jié)能方面獲得應(yīng)用。在該技術(shù)中，首先將輕載服務(wù)器上的虛擬機(jī)全部移出使輕載服務(wù)器處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，接著將這些空轉(zhuǎn)的服務(wù)器切換到低能耗模式(比如休眠模式)，從而降低空轉(zhuǎn)服務(wù)器的能源消耗，并最終降低整個數(shù)據(jù)中心的能耗。為了保證數(shù)據(jù)中心的服務(wù)質(zhì)量，利用預(yù)測模型周期性對服務(wù)器的負(fù)載進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)過載，立即從這些服務(wù)器上遷移出一些虛擬機(jī)，使得這些服務(wù)器的負(fù)載能保持在正常范圍之內(nèi)，從而避免服務(wù)等級協(xié)議違例。

為了保證數(shù)據(jù)中心的服務(wù)質(zhì)量，負(fù)載檢測操作會周期性的在每個服務(wù)器上執(zhí)行。一旦一個服務(wù)器被檢測為過載，這臺服務(wù)器上的若干個虛擬機(jī)將被遷移出去。常用的檢測方法通過一些模型預(yù)測服務(wù)器的負(fù)載，比如基于閾值的方法和回歸的方法。然而，由于預(yù)測方法普遍存在誤差，不可避免的某些服務(wù)器會被錯誤的檢測為過載，從而導(dǎo)致這些服務(wù)器上的一些虛擬機(jī)被不必要的遷移，而這些遷移將會引起額外的能耗，并給系統(tǒng)性帶來不利影響。

在虛擬機(jī)遷移過程中，確定了要遷移的虛擬機(jī)之后，就要選擇重新運(yùn)行這些虛擬機(jī)的服務(wù)器。為降低遷移引起的能耗，有學(xué)者提出了一種能耗感知的最佳適應(yīng)方法-為每個虛擬機(jī)選擇一個能耗增長最少的服務(wù)器重新運(yùn)行它。很明顯，這個方法能以最低的能耗增長遷移每個虛擬機(jī)。但是，由于忽略了潛在的負(fù)載增長，這個方法可能導(dǎo)致一個服務(wù)器在啟動一個虛擬機(jī)后不久也變得過載，從而需要執(zhí)行新的虛擬機(jī)遷移操作來緩解這臺服務(wù)器的負(fù)載壓力，這也會帶來額外的能耗開銷。

發(fā)明內(nèi)容

為避免這些不必執(zhí)行的遷移操作，本發(fā)明提出了一種基于延時策略的能耗及負(fù)載敏感的虛擬機(jī)整合方法，具體步驟如下：

步驟一、設(shè)置輕載閾值、過載閾值和標(biāo)志閾值；

步驟二、周期性預(yù)測服務(wù)器的負(fù)載，如果預(yù)測負(fù)載達(dá)到或超過過載閾值，則標(biāo)記該服務(wù)器為過載服務(wù)器，并進(jìn)行遷移判定；

步驟三、上述進(jìn)行遷移判定時，按照如下規(guī)則進(jìn)行：

1)如果過載服務(wù)器的當(dāng)前負(fù)載不超過標(biāo)志閾值，則認(rèn)為該服務(wù)器被誤判為過載，將其上的虛擬機(jī)遷移標(biāo)記為“非緊急”；并在下一個預(yù)測周期到來之前，禁止在該服務(wù)器上創(chuàng)建虛擬機(jī)；

2)如果過載服務(wù)器的當(dāng)前負(fù)載達(dá)到或超過標(biāo)志閾值，則認(rèn)為該服務(wù)器會過載，將該服務(wù)器上的遷移操作標(biāo)記為“緊急”，并從該服務(wù)器上選擇若干虛擬機(jī)遷移；

步驟四、選擇重新運(yùn)行遷移虛擬機(jī)的服務(wù)器：

1)確定重新運(yùn)行遷移虛擬機(jī)的服務(wù)器：其中共有n個服務(wù)器,m個待遷移的虛擬機(jī),m、n均為大于等于1的自然數(shù)；