[發(fā)明專利]一種降低VCPU熱度的KVM虛擬機(jī)熱遷移優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711153352.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN107832118A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李傳云;楊朝暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江網(wǎng)新恒天軟件有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/455
• 分類號(hào): G06F9/455;G06F9/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 劉靜,邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及KVM虛擬化系統(tǒng)，尤其涉及一種降低VCPU熱度的KVM虛擬機(jī)熱遷移優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

KVM虛擬機(jī)熱遷移主要包括內(nèi)存遷移、設(shè)備狀態(tài)遷移、關(guān)閉虛擬機(jī)、恢復(fù)虛擬機(jī)幾個(gè)階段，根據(jù)這幾個(gè)階段的不同順序，熱遷移算法主要可以分為兩類，即預(yù)拷貝(pre-copy)遷移算法和后拷貝(post-copy)遷移算法。KVM熱遷移通過預(yù)拷貝(pre-copy)遷移算法實(shí)現(xiàn)，通常情況下，在迭代拷貝階段，臟頁會(huì)越來越少，但在虛擬機(jī)高負(fù)載情況下，迭代拷貝階段內(nèi)存被頻繁訪問，或是網(wǎng)絡(luò)帶寬較低、網(wǎng)絡(luò)擁堵，臟頁達(dá)不到停止拷貝的閥值，這將導(dǎo)致遷移時(shí)間過長(zhǎng)，造成熱遷移不能有效完成問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于針對(duì)KVM虛擬機(jī)熱遷移算法中熱遷移不能有效完成的問題，提出一種自適應(yīng)降低VCPU熱度優(yōu)化方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種降低VCPU熱度的KVM虛擬機(jī)熱遷移優(yōu)化方法，該方法首先獲取臟頁量，若臟頁量低于最大停機(jī)臟頁量閥值，則進(jìn)入停機(jī)拷貝階段，否則每隔100ms檢測(cè)一次slowdown的標(biāo)志，slowdown代表是否開啟降低VCPU熱度的機(jī)制；若slowdown為false，則判斷前兩次和本次的臟頁量，若臟頁量連續(xù)兩輪上升，說明臟頁產(chǎn)生速率很快，將slowdown設(shè)置為true，開啟降低VCPU熱度的機(jī)制，往每一個(gè)VCPU線程插入一個(gè)stub_time時(shí)長(zhǎng)的sleep，同時(shí)初始化stub_time；接下來的每一輪迭代前均需判斷上一輪臟頁量與本輪臟頁量的關(guān)系，若臟頁量減少，stub_time的值保持不變；若臟頁量未減少，則指數(shù)增加stub_time，stub_time的大小不能超過160ms。

本發(fā)明的有益效果是：對(duì)于一些內(nèi)存高負(fù)載的虛擬機(jī)，如正在執(zhí)行編譯內(nèi)核任務(wù)的虛擬機(jī)，由于其臟頁產(chǎn)生速率高于內(nèi)存?zhèn)鬏斔俾剩虼诉w移不能有效完成。本發(fā)明通過往VCPU線程周期性插入sleep任務(wù)，減少虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)間，從而達(dá)到降低臟頁產(chǎn)生速率的目的，使熱遷移順利結(jié)束；改進(jìn)后，即使在內(nèi)存高負(fù)載情況下，可以順利結(jié)束遷移。

附圖說明

圖1為KVM虛擬機(jī)熱遷移流程；

圖2為自適應(yīng)降低VCPU熱度優(yōu)化方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

(1)VCPU線程執(zhí)行自定義任務(wù)

QEMU中的VCPU線程的工作主要是負(fù)責(zé)調(diào)用KVM模擬CPU的執(zhí)行，主要依靠一個(gè)while循環(huán)，如下所示：

其中kvm_cpu_exec負(fù)責(zé)調(diào)用KVM_RUN陷入VMX非根操作模式去執(zhí)行客戶機(jī)代碼，而qemu_kvm_wait_io_event負(fù)責(zé)執(zhí)行額外的任務(wù)；QEMU中的CPU包括一個(gè)queued_work_first成員，表示該CPU需要執(zhí)行的任務(wù)隊(duì)列，每次進(jìn)入CPU之前qemu_kvm_wait_io_event都要先執(zhí)行該工作隊(duì)列；因此可以將一些自定義任務(wù)加入這個(gè)隊(duì)列，VCPU線程每次從KVM返回后，要先執(zhí)行完自定義的任務(wù)才能再次進(jìn)入KVM。

(2)執(zhí)行stub job降低VCPU熱度

本發(fā)明將利用VCPU線程執(zhí)行自定義任務(wù)的特性，通過插入stub job形式，減少虛擬機(jī)VCPU的運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到降低VCPU熱度、減小臟頁產(chǎn)生速率的目的。一個(gè)stub job是指占據(jù)CPU時(shí)間，但不運(yùn)行的任務(wù)，在優(yōu)化方案中，本發(fā)明定義了如下所示的stub job，即通過執(zhí)行了一個(gè)stub_time時(shí)間片段的sleep，在這段時(shí)間內(nèi)VCPU將被掛起，虛擬機(jī)無法執(zhí)行，臟頁率迅速下降。

由于是強(qiáng)行往vcpu線程插入stub job，臟頁會(huì)迅速減小，但這也意味著虛擬機(jī)的性能將受到較大影響，因此需要選擇合適的時(shí)機(jī)開啟該項(xiàng)功能。假如遷移一開始就開啟該項(xiàng)功能，虛擬機(jī)功能將受到很大影響，只有當(dāng)臟頁產(chǎn)生速率大于或等于臟頁傳輸速率時(shí)，開啟該功能才有較大的意義。此外，stub_time的值該如何確定，假如stub_time時(shí)間太短，降低VCPU熱度的效果不明顯；假如太長(zhǎng)，會(huì)對(duì)虛擬機(jī)性能造成重大影響。針對(duì)上述情況，本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)降低VCPU熱度的方法，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)開啟降低VCPU熱度的機(jī)制，同時(shí)會(huì)將stub_time初始化為一個(gè)值，然后根據(jù)遷移時(shí)臟頁產(chǎn)生速率動(dòng)態(tài)調(diào)整stub_time的值。