[發(fā)明專利]一種基于帶寬感知的虛擬機(jī)遷移壓縮方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710129704.2
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106970824B
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮丹;華宇;李春光;秦磊華;黃月;周玉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/48;H04L12/26;H04L29/08
• 代理公司: 42201 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 李智;曹葆青

本發(fā)明公開了一種基于帶寬感知的虛擬機(jī)遷移壓縮方法及系統(tǒng)，屬于計(jì)算機(jī)虛擬化領(lǐng)域。本發(fā)明方法以預(yù)設(shè)的頻率檢測網(wǎng)絡(luò)帶寬，利用帶寬和壓縮策略表中的每對壓縮率和壓縮速度計(jì)算遷移速度，選擇最大遷移速度所對應(yīng)的壓縮方法進(jìn)行壓縮遷移，在進(jìn)行內(nèi)存數(shù)據(jù)壓縮前先將多個(gè)內(nèi)存頁合并為一個(gè)數(shù)據(jù)包，再對數(shù)據(jù)包進(jìn)行整體壓縮遷移，直到完成壓縮遷移；同時(shí)本發(fā)明還提供了一種基于帶寬感知的虛擬機(jī)遷移壓縮系統(tǒng)，本發(fā)明技術(shù)方案根據(jù)帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整壓縮方法使遷移系統(tǒng)獲得更大的遷移速度，從而獲得更短的遷移時(shí)間，同時(shí)減少數(shù)據(jù)傳輸量，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)虛擬化領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于帶寬感知的虛擬機(jī)遷移壓縮方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著云計(jì)算以及虛擬化技術(shù)的發(fā)展，虛擬機(jī)正在越來越廣泛地被部署于數(shù)據(jù)中心以及集群環(huán)境中。由于虛擬機(jī)可以對計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行抽象模擬，可以在已有的計(jì)算機(jī)硬件資源基礎(chǔ)上，模擬出虛擬硬件資源，因此它具有模擬不同平臺、提高計(jì)算機(jī)資源利用率、便于管理、應(yīng)用隔離等眾多優(yōu)點(diǎn)。

虛擬機(jī)遷移，是指在保證虛擬機(jī)中服務(wù)正常運(yùn)行的同時(shí)，虛擬機(jī)在不同的物理主機(jī)之間進(jìn)行遷移。為了保證遷移過程中虛擬機(jī)服務(wù)的可用性，遷移過程僅有非常短暫的停機(jī)時(shí)間。由于停機(jī)切換的時(shí)間非常短暫，用戶感覺不到服務(wù)的中斷，因而遷移過程對用戶是透明的。虛擬機(jī)遷移適用于數(shù)據(jù)中心的負(fù)載均衡、節(jié)能以及系統(tǒng)維護(hù)等諸多場景，因此是虛擬化技術(shù)的一個(gè)非常重要的特性。

虛擬機(jī)遷移通常是在本地局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行的，這種環(huán)境中虛擬機(jī)是采用共享存儲的方式訪問外存，因此只需要遷移虛擬機(jī)的內(nèi)存數(shù)據(jù)以及虛擬cpu等設(shè)備狀態(tài)即可，并且虛擬機(jī)內(nèi)存占了所需遷移數(shù)據(jù)的絕大部分。預(yù)拷貝方式是被各個(gè)虛擬化平臺廣泛采用的最主要的遷移算法。預(yù)拷貝的遷移過程是首先拷貝完整的虛擬機(jī)內(nèi)存鏡像到目標(biāo)主機(jī)。在此過程中，由于虛擬機(jī)仍在運(yùn)行，其一部分內(nèi)存頁會被修改，這些被修改過的內(nèi)存臟頁需要在下一輪迭代中再次傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)。此后每一輪迭代過程中產(chǎn)生的臟頁都需要在下一輪重新傳輸，從而保證內(nèi)存狀態(tài)的一致性。經(jīng)過多輪迭代，最終剩余的臟頁數(shù)量比較少，達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，就可以進(jìn)行停機(jī)拷貝，結(jié)束迭代拷貝的過程。

現(xiàn)有的預(yù)拷貝遷移方式雖然可以實(shí)現(xiàn)較短的停機(jī)時(shí)間，但是存在以下問題：由于內(nèi)存數(shù)據(jù)需要多輪的迭代傳輸，其網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量較大，遷移時(shí)間也較長；此外，如果虛擬機(jī)中運(yùn)行的負(fù)載是寫內(nèi)存密集型的，那么虛擬機(jī)內(nèi)存被寫臟的速度可能會過快，這時(shí)預(yù)拷貝的遷移方式便無法正常收斂進(jìn)入停機(jī)拷貝階段，也就無法正常地完成遷移過程。這些問題大大影響了虛擬機(jī)遷移的性能，導(dǎo)致在數(shù)據(jù)中心中使用虛擬機(jī)遷移技術(shù)時(shí)不能達(dá)到預(yù)期的效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于帶寬感知的虛擬機(jī)遷移壓縮方法及系統(tǒng)，其目的在于先檢測多種壓縮方法分別用于多種典型負(fù)載的壓縮率和壓縮速度，建立壓縮索策略表，再以預(yù)定的頻率感知帶寬，計(jì)算當(dāng)前帶寬下各個(gè)壓縮方法所對應(yīng)的遷移速度，利用最大遷移速度所對應(yīng)的壓縮方法進(jìn)行壓縮遷移，由此解決常規(guī)壓縮遷移技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于帶寬感知的虛擬機(jī)遷移壓縮方法，該方法以預(yù)設(shè)的頻率檢測網(wǎng)絡(luò)帶寬，利用帶寬和壓縮策略表中的每對壓縮率和壓縮速度計(jì)算遷移速度，選擇最大遷移速度所對應(yīng)的壓縮方法對虛擬機(jī)當(dāng)前內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮遷移。

進(jìn)一步地，本發(fā)明方法具體包含以下步驟：

(1)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)帶寬，獲得虛擬機(jī)遷移可以利用的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)帶寬St；

(2)利用壓縮策略表中各種壓縮方法所對應(yīng)的壓縮率ρ_i和壓縮速度Sc_i計(jì)算遷移速度Smgt_i，

Smgt_i＝min(Sc_i,St×ρ_i)，

得到多個(gè)遷移速度，對比得出最大的遷移速度；