[發(fā)明專利]一種面向嵌入式虛擬化環(huán)境下的虛擬機靜態(tài)放置方法

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• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113282366A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高翔宇;李寧;孫牧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七研究院
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種面向嵌入式虛擬化環(huán)境下的虛擬機靜態(tài)放置方法，包括以下步驟：步驟1，F(xiàn)ilter過程改進；步驟2，Weight過程改進；步驟3，虛擬機最終放置過程改進。所述面向嵌入式虛擬化環(huán)境下的虛擬機靜態(tài)放置方法通過對虛擬機自動化放置，降低了人為操作進行性能優(yōu)化的復(fù)雜性和不可靠性，同時具備較好的實時性能優(yōu)化效果能夠有效解決嵌入式Linux下虛擬機的放置問題及實時性問題，實用性強，具有較好的應(yīng)用推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及云計算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向嵌入式虛擬化環(huán)境下的虛擬機靜態(tài)放置方法。

背景技術(shù)

虛擬化是一種資源管理技術(shù)，主要功能是實現(xiàn)對各自計算機硬件資源實體(CPU、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存等)予以抽象轉(zhuǎn)化，并提供分割、重新組合，以達到最大化利用物理資源的目的。而其中如何通過合理的資源調(diào)度，在不影響客戶機性能的情況下，為更多用戶提供服務(wù)，是云計算中的重要問題。

(1)虛擬機的放置問題

在云數(shù)據(jù)中心，大量的物理服務(wù)器通過通信網(wǎng)絡(luò)相互連接。設(shè)云環(huán)境中物理機個數(shù)為m，客戶機數(shù)量為n，那么虛擬機放置問題就是如何合理的將n個客戶機放置在m個物理機上，同時滿足能耗最小、負(fù)載均衡、魯棒性等目標(biāo)。其中，虛擬機、物理機、虛擬機與物理機的放置關(guān)系等參數(shù)定義如下。

虛擬機

設(shè)虛擬機集合VM＝{VM₁，VM₂...VM_n}，表示有n個待放置的虛擬機。每個虛擬機表示為其中分別表示虛擬機VM_i對CPU、內(nèi)存和帶寬的需求量。

物理機

物理機集合表示為PM＝{PM₁，PM₂，...，PM_m}，其中m表示物理機的數(shù)量，每個物理機PM_j是一個三元組

分別表示物理機PM_j的CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源容量。

虛擬機與物理機的放置關(guān)系

虛擬機和物理機之間的映射關(guān)系表示為一個n*m的矩陣A。

其中，a_ij為0-1變量，a_ij＝1，則表示第i個虛擬機VM_i放置于第j個物理機PM_j上運行，對于每個虛擬機VM_i都有即每個虛擬機僅能被分配到一個物理機上運行。

(2)嵌入式虛擬化

嵌入式虛擬化采用半虛擬化技術(shù)。在操作系統(tǒng)和嵌入式硬件平臺之間加入VMM，由VMM負(fù)責(zé)完成構(gòu)建嵌入式操作系統(tǒng)的運行環(huán)境，從而形成多個獨立的虛擬機。不同虛擬機上可以運行不同或相同的操作系統(tǒng)(客戶操作系統(tǒng))，彼此之問隔離。VMM、虛擬機及其應(yīng)用程序共同構(gòu)成嵌入式虛擬化系統(tǒng)。系統(tǒng)資源由VMM進行統(tǒng)一分配：對于內(nèi)存，VMM給各個虛擬機配置不同的內(nèi)存區(qū)域，每個虛擬機只能訪問自己的內(nèi)存區(qū)域；對于需不同虛擬機共享的資源，如CPU、MMU、機器時鐘和中斷控制器，由VMM負(fù)責(zé)對各個資源的使用權(quán)進行調(diào)度。

(3)嵌入式Linux的實時性問題

嵌入式系統(tǒng)一般都是時間可預(yù)測的，并且簡便易用。也就是說實時的系統(tǒng)要求軟件的運行要有時間可確定性。具備實時性是指系統(tǒng)能夠在指定的時間內(nèi)能夠響應(yīng)外部事件的系統(tǒng)。這包含了兩層含義，即響應(yīng)可確定性和執(zhí)行可確定性。對于硬實時系統(tǒng)，如果不能滿足這兩個條件則會出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤，比如汽車引擎的控制系統(tǒng)就是一種典型的硬實時系統(tǒng)；對于軟實時系統(tǒng)，如果不能滿足這兩個條件不會導(dǎo)致系統(tǒng)失敗但會使得系統(tǒng)性能退化，比如實時音頻視頻系統(tǒng)就是典型軟實時系統(tǒng)。