[發明專利]一種基于用戶服務質量需求差異的虛擬機動態遷移方法

有效

• 申請號: 201810836808.1
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109144664B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 孫紅光;曹昊;盛敏;史琰;李建東;張琰;文娟;劉俊宇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于用于執行專門程序的裝置技術領域，公開了一種基于用戶服務質量需求差異的虛擬機動態遷移方法，根據系統中不同用戶請求的QoS需求的差異性，改變在物理主機中的分布；根據當前系統的負載情況共同確定自適應的虛擬機過載遷移門限；利用輕負載主機檢測算法找出當前負載過低的物理主機，對虛擬機實例進行遷移合并。本發明能夠在保障用戶QoS需求的基礎上對云數據中心的整體能耗進行優化，并取得比現有算法更加優越的性能。本發明通過改變每臺物理主機中的請求的QoS需求的差異來達到提高物理主機CPU利用率，從而減少承載請求所需的物理機數量并降低數據中心能耗的目的。

技術領域

本發明屬于用于執行專門程序的裝置技術領域，尤其涉及一種基于用戶服務質量需求差異的虛擬機動態遷移方法。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：隨著互聯網的快速發展以及用戶數據的飛速增長，云計算被廣泛用于大規模數據的實時處理。云數據中心能夠根據用戶的需求為其按需地分配虛擬化資源從而提供服務。盡管云計算的出現能夠有效地滿足用戶的大規模計算需求，它也導致了大量的能耗。虛擬化技術的出現，使得在一臺物理機上可以運行多個虛擬機，應用程序直接運行在虛擬機上，從而減少云數據中心物理機數量，降低能耗。現有基于能耗的虛擬機調度算法主要包括兩個階段：靜態放置和動態遷移。靜態放置一般用于初始的虛擬機放置，虛擬機一旦被分配到對應的主機上，這種對應關系將不再更改。而動態遷移可以實現虛擬機在物理主機之間的實時遷移，從而將虛擬機集中于一部分主機并將其余的空閑主機關閉，以達到降低能耗的目的。但是如果虛擬機動態遷移過于激進，會使得某一部分物理主機處于過載狀態，導致難以滿足用戶的服務質量(QoS)需求。目前對于虛擬機動態遷移的研究中，沒有考慮用戶的QoS需求的差異性對于服務器資源分配的影響。用戶的QoS要求體現在對于承載其請求的物理主機的CPU利用率上，如果當前物理主機的CPU利用率超過了規定的百分比，認為其無法滿足用戶的QoS需求。由于一臺物理主機中往往承載多個虛擬機實例，每個虛擬機實例對應一個用戶請求。由于每個用戶的QoS的要求不同，物理主機的CPU利用率將會受限于其承載的虛擬機集合中對于QoS最嚴格的虛擬機實例。因此導致了物理服務器較低的CPU利用率，使得對于相同數量的請求需要更多的物理主機提供服務，提高了系統的整體能耗。

綜上所述，現有技術存在的問題是：目前對于虛擬機動態遷移中沒有考慮用戶的QoS需求的差異性對于服務器資源分配的影響，因此會造成服務器資源一定程度上的浪費。每臺服務器的CPU利用率將會受限于該主機內部所有用戶請求中最為嚴格的QoS需求，因此當一臺主機內部請求的QoS差異性過大時，主機的CPU就受到了比較嚴重的限制，導致資源無法被充分利用，從而對于相同規模的請求需要更多的物理主機進行承載，也就導致了系統整體能耗的增加。

解決上述技術問題的難度和意義：在對系統中每臺物理主機內部的用戶QoS需求的差異性進行調整時需要面對這樣的問題：當系統剛開始服務時，內部的用戶請求數量較少，隨著用戶請求的到達，主機內部的用戶QoS差異性不穩定，且由于系統負載較低，此時對QoS的差異性進行優化對能耗帶來的影響較小甚至可能惡化性能。而當系統的負載接近飽和時，由于系統中各主機的剩余資源較少，而虛擬機的動態遷移過程中需要額外的資源，此時可能沒有足夠的資源供算法執行虛擬機動態遷移的過程。因此本發明在將用戶QoS需求的差異性加入考量的同時，通過感知當前系統的負載狀況并記錄系統的歷史負載數據，將系統當前的負載狀況進行歸一化。利用系統中所有請求的QoS需求的方差與歸一化后的當前負載狀況的比值決定虛擬機動態遷移門限，從而根據系統的負載狀況動態地調整各主機內部請求的QoS需求的差異性。當系統負載較低時放寬過載遷移門限，而隨著系統負載的不斷升高，門限也會逐漸收緊，從而降低每一臺物理主機中的QoS需求差異性，使得各物理主機中的用戶QoS需求都盡量接近，以提高服務器資源的利用率，降低所需主機數量，最終關閉空閑的物理主機以實現降低系統整體能耗的目的。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于用戶服務質量需求差異的虛擬機動態遷移方法。