[發(fā)明專利]一種虛擬機(jī)熱遷移預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110451552.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112988332B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張吉祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州優(yōu)云科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/455
• 分類號(hào): G06F9/455
• 代理公司: 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 王煦麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種虛擬機(jī)熱遷移預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，方法具體包括：S1、虛擬機(jī)新建內(nèi)存臟頁(yè)速率計(jì)算分析的線程；S2、測(cè)算預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)完成哈希值計(jì)算的內(nèi)存頁(yè)個(gè)數(shù)M；S3、計(jì)算并對(duì)比N×M~（N+1）×M范圍內(nèi)的每一個(gè)內(nèi)存頁(yè)的哈希值，其中，N=0,1,2,3……，直至完成虛擬機(jī)所有內(nèi)存頁(yè)的哈希值計(jì)算，從而得到虛擬機(jī)所有內(nèi)存臟頁(yè)的數(shù)量；S4、基于內(nèi)存臟頁(yè)的數(shù)量計(jì)算得到臟頁(yè)速率，若臟頁(yè)速率大于遷移網(wǎng)絡(luò)帶寬的預(yù)設(shè)比例，則不進(jìn)行熱遷移；能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)虛擬機(jī)能否熱遷移成功，且避免了虛擬機(jī)無(wú)效遷移和抖動(dòng)，不會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)頻繁地陷出到KVM中影響虛擬機(jī)運(yùn)行自身內(nèi)部的業(yè)務(wù)，采用合適哈希算法進(jìn)行內(nèi)存臟頁(yè)速率計(jì)算，進(jìn)一步保證了較小的影響虛擬機(jī)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬機(jī)熱遷移預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬機(jī)（Virtual Machine，簡(jiǎn)稱VM）的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。 實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要把虛擬機(jī)在宿主機(jī)之間進(jìn)行熱遷移，以實(shí)現(xiàn)宿主機(jī)上軟件版本的升級(jí)，或者是優(yōu)化資源利用率等。

熱遷移技術(shù)（Live Migration）是將整個(gè)虛擬機(jī)的設(shè)備信息等運(yùn)行狀態(tài)完整保存下來(lái)，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)送到對(duì)端宿主機(jī)上，并在對(duì)端宿主機(jī)上恢復(fù)虛擬機(jī)狀態(tài)，恢復(fù)以后虛擬機(jī)能在對(duì)端宿主機(jī)上平滑運(yùn)行。 這其中最主要的狀態(tài)就是內(nèi)存數(shù)據(jù)。 因?yàn)樘摂M機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)信息在熱遷移過(guò)程中是不斷變化的，我們把這個(gè)在拷貝后數(shù)據(jù)又變化了的內(nèi)存頁(yè)稱之為“內(nèi)存臟頁(yè)”。在熱遷移算法中通過(guò)反復(fù)迭代拷貝把“內(nèi)存臟頁(yè)”傳輸?shù)綄?duì)端，直到最后剩下的臟頁(yè)數(shù)量非常少的時(shí)候就暫停虛擬機(jī)的運(yùn)行，一次性把剩余的臟頁(yè)拷貝到對(duì)端。

然而，虛擬機(jī)熱遷移并非是完美的事物，它會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)性能下降和抖動(dòng)。如果虛擬機(jī)的業(yè)務(wù)非常繁忙、內(nèi)存臟頁(yè)產(chǎn)生的速度高于迭代傳輸?shù)乃俣龋ǖ鷤鬏數(shù)乃俣戎饕芟抻跓徇w移使用網(wǎng)絡(luò)的帶寬，以及同時(shí)使用該帶寬的其他虛擬機(jī)），那么會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)一直處于熱遷移狀態(tài)，無(wú)法遷移完成。如果虛擬機(jī)中運(yùn)行著性能抖動(dòng)敏感的業(yè)務(wù)（比如游戲業(yè)務(wù)、直播業(yè)務(wù)），長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法完成熱遷移會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)中運(yùn)行的業(yè)務(wù)性能下降和抖動(dòng)，最后甚至是遷移失敗。 如果能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)虛擬機(jī)能否成功熱遷移則可以避免無(wú)效的遷移與抖動(dòng)，或者另選時(shí)機(jī)去進(jìn)行熱遷移。

中國(guó)發(fā)明專利CN202011415532.3公開(kāi)了一種虛擬熱遷移系統(tǒng)及其熱遷移方法，根據(jù)設(shè)定時(shí)間段內(nèi)待遷移虛擬機(jī)產(chǎn)生的臟頁(yè)量、以及源物理機(jī)和目的物理機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬，預(yù)估能否在內(nèi)存迭代拷貝的次數(shù)不超過(guò)預(yù)設(shè)閾值的情況下，將待遷移虛擬機(jī)從源物理機(jī)熱遷移到目的物理機(jī)。但是，該方法需要將待遷移虛擬機(jī)的EPT（Extended Page Tables）或NPT（Nested Page Tables）頁(yè)表設(shè)置為只讀，通過(guò)在KVM中攔截虛擬機(jī)寫內(nèi)存操作來(lái)統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)虛擬機(jī)的臟頁(yè)變化率。這種方案會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)因?yàn)閷憙?nèi)存而頻繁陷出到KVM中，從而影響虛擬機(jī)中運(yùn)行的業(yè)務(wù)，所以會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)自身的性能下降與抖動(dòng)。

目前虛擬機(jī)熱遷移采用的方案如下：宿主機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)核KVM模塊在熱遷移啟動(dòng)的時(shí)候創(chuàng)建一個(gè)bitmap來(lái)記錄虛擬機(jī)新產(chǎn)生的內(nèi)存臟頁(yè)的頁(yè)框號(hào)，同時(shí)打開(kāi)CPU的自動(dòng)內(nèi)存頁(yè)標(biāo)臟功能。CPU在打開(kāi)自動(dòng)標(biāo)臟功能后會(huì)使用一個(gè)4K大小的內(nèi)存緩存著新產(chǎn)生的臟頁(yè)的頁(yè)框號(hào)，我們稱之為“臟頁(yè)位置緩存”。緩存滿了以后 CPU會(huì)主動(dòng)陷入在宿主機(jī)的KVM中把4K的“臟頁(yè)位置緩存”同步到KVM的bitmap，然后清零“臟頁(yè)位置緩存”，重新陷出到虛擬機(jī)中繼續(xù)運(yùn)行。因此當(dāng)虛擬機(jī)中業(yè)務(wù)非常繁忙、內(nèi)存變化非?？斓臅r(shí)候會(huì)導(dǎo)致虛擬機(jī)頻繁陷入到宿主機(jī)的KVM中進(jìn)行同步，因此影響虛擬機(jī)自身業(yè)務(wù)的運(yùn)行性能，這就導(dǎo)致了虛擬機(jī)的性能波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種虛擬機(jī)熱遷移預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)虛擬機(jī)能否熱遷移成功，且避免了虛擬機(jī)無(wú)效遷移和抖動(dòng)。

本發(fā)明的第一個(gè)方面提供了一種虛擬機(jī)熱遷移預(yù)測(cè)方法，包括：S1、虛擬