网络资源迁移方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种网络资源迁移方法及装置，所述方法包括：S1，若判断获知网络系统的胖树拓扑结构中存在扩容冲突进而需要进行资源迁移时，确定所述胖树拓扑结构中存在扩容冲突的层级类型；S2，根据所述层级类型，确定所述胖树拓扑结构中每一存在资源余量的节点对应的第一集合和第二集合；S3，当所述第二集合不满足所述第二集合的集合带宽限制条件时，将所述第二集合中满足VM带宽限制条件的VM迁移至所述第一集合。本发明专利技术提供的一种网络资源迁移方法及装置，考虑了VM之间的带宽资源的限制，进行网络资源的迁移。使得网络资源的迁移过程中可以精确的分配网络资源，避免了某一实体设备发生扩容冲突。

Network resource migration method and device

The invention provides a network resource migration method and device, the method includes: S1, if it is determined that there is a dilatancy conflict in the fat tree topology of the network system and resource migration is necessary, the hierarchy type of dilatancy conflict in the fat tree topology is determined; S2, according to the hierarchy type, the hierarchy type is determined. In the fat tree topology, each node with resource margin corresponds to the first set and the second set; S3, when the second set does not satisfy the set bandwidth restriction condition of the second set, migrates the VM satisfying the VM bandwidth restriction condition in the second set to the first set. The invention provides a network resource migration method and device, which consider the bandwidth resource limitation between VMs to migrate network resources. It can allocate network resources accurately in the process of migration of network resources, and avoid the conflict of expansion of a certain entity equipment.

【技术实现步骤摘要】
网络资源迁移方法及装置
本专利技术涉及云计算和网络功能虚拟化
，更具体地，涉及网络资源迁移方法及装置。
技术介绍
中间件，又称网络设备，是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种中间件在不同的技术之间实现资源共享。中间件通常位于客户端或服务器的操作系统内，管理计算机资源和网络通讯。中间件是连接两个独立应用程序或独立系统的软件，相连接的系统，即使它们具有不同的接口，但通过中间件相互之间仍能交换信息。执行中间件的一个关键途径是信息传递。通过中间件，应用程序可以工作于多平台或OS环境。有研究表明，中间件被广泛用来提高网络性能和增强网络安全。但是，中间件的大规模部署也带来了很多问题，例如中间件所需的专用硬件较为昂贵，协调管理比较复杂等等。为了解决这些问题，网络功能虚拟化(NetworkFunctionVirtualization，NFV)的概念被提出。NFV通过在标准的商用服务器上以软件的形式运行网络功能(NetworkFunction，NF)，进而将网络功能与专用硬件分离。目前，大多数对NFV概念的验证与早期实现都是在云终端的虚拟机(VirtualMachine，VM)上部署网络功能而完成的。NFV主要由三个部分构成：虚拟网络功能(VirtualizedNetworkFunction，VNF)、网络功能虚拟化基础设施(NFVInfrastructure，NFVI)和网络功能虚拟化管理与编排(NFVManagementandOrchestration，NFVMANO)。由于VNF的工作负载经常发生变化，这就要求底层的基础架构能够动态且灵活地处理这些变化。同时，不同的VNF消耗的资源也不相同，例如，入侵检测系统(IntrusionDetectionSystems，IDS)/互联网协议群(InternetProtocolSuite，IPS)通常是CPU密集型的，需要消耗大量的计算资源，HTTP缓存消耗最多的是内存，而流量监控器的性能瓶颈则在于带宽。因而，在物理机上执行灵活高效的VNF资源分配是一个重大挑战。为了解决上述问题，已有学者通过创建和销毁云终端中的VM副本来提出NFV的弹性解决方案。然而，现有技术中的解决方案是同时将物理机对应的所有VNF上的虚拟机占用的CPU、内存和传输带宽同时进行扩大或缩小，这种解决方案是粗粒度的，这并不能根据需要对资源进行弹性配置，可能导致不必要的资源过度供应，因而使得资源利用率下降。同时，这些方案可能会违反服务级别目标(ServiceLevelObject，SLO)，导致VNF性能的下降。为云终端内的VNF中间件提供云资源配置方案需要解决两个问题：1)为了组成适当的服务链，需要动态地调整VNF占用物理机的CPU资源和内存资源，以及带宽资源；2)如果物理机上的资源余量不足以满足所有的VNF扩容，将产生VNF间的扩容冲突。对云资源的弹性配置以及对扩容冲突的解决主要基于以下两个模块：资源弹性配置(ResourceElasticProvisioning，REP)模块和扩容冲突处理(ScalingConflictHandling，SCH)模块。这两个模块及其运行平台(KeyboardVideoMouse，KVM)和OpenvSwitch之间的运行关系如图1所示。REP模块使用libvirtvirtualizationAPI和sFlow监视各虚拟机的资源使用情况，并用动态多资源(DynamicMulti-Resource，DMR)模型表示服务链的动态资源需求。同时，REP模块为单个VNF提供弹性的虚拟机资源，为一组由虚拟链路连接的VNF集群提供弹性的云终端的网络资源。REP模块对VM的缩容或扩容处理是基于采用CPU热插拔技术和内存ballooning技术的KVM管理程序(KVMhypervisor)来实现的，通过这两种技术，虚拟机可以在运行时更改所使用的vCPU数量和内存容量，即进行纵向伸缩(scale-up/down)。弹性的云终端网络资源由OpenvSwitch提供，它可以为VNF之间的虚拟链路提供动态的带宽保证。当物理机(PhysicalMachine，PM)不能满足VNF的扩容请求时(即发生扩容冲突时)，SCH模块便将一些VNF迁移到PM之外，以解决资源不足的问题。其中，何时触发VNF迁移以及哪些VNF需要被迁移，这些问题都是由SCH模块决定的。虽然有相关研究学者关注云终端上网络资源的迁移方法，但均是是基于标准的虚拟集群(VirtualColony，VC)模型的，并且不能够基于VNF之间的带宽需求进行迁移。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种网络资源迁移方法及装置。一方面，本专利技术提供了一种网络资源迁移方法，包括：S1，若判断获知网络系统的胖树拓扑结构中存在扩容冲突进而需要进行资源迁移时，确定所述胖树拓扑结构中存在扩容冲突的层级类型，所述胖树拓扑结构中的层级类型包括物理机层和交换机层；S2，根据所述层级类型，确定所述胖树拓扑结构中每一存在资源余量的节点对应的第一集合和第二集合，所述第一集合为对应的节点中所有未使用的虚拟机VM集合，所述第二集合为对应的节点中所有已使用的VM集合；S3，当所述第二集合不满足所述第二集合的集合带宽限制条件时，将所述第二集合中满足VM带宽限制条件的VM迁移至所述第一集合。另一方面，本专利技术提供了一种网络资源迁移装置，包括：确定层级类型模块，用于若判断获知网络系统的胖树拓扑结构中存在扩容冲突需要进行资源迁移时，确定所述胖树拓扑结构中存在扩容冲突的层级类型，所述胖树拓扑结构中的层级类型包括物理机层和交换机层；确定集合模块，用于根据所述层级类型，确定所述胖树拓扑结构中每一存在资源余量的节点对应的第一集合和第二集合，所述第一集合为对应的节点中所有未使用的虚拟机VM集合，所述第二集合为对应的节点中所有已使用的VM集合；迁移模块，用于当所述第二集合不满足所述第二集合的集合带宽限制条件时，将所述第二集合中满足VM带宽限制条件的VM迁移至所述第一集合。另一方面，本专利技术还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述方法。另一方面，本专利技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述方法。本专利技术提供的网络资源迁移方法及装置，考虑了VM之间的带宽资源的限制，进行网络资源的迁移。使得网络资源的迁移过程中可以精确的分配网络资源，避免了某一实体设备发生扩容冲突。附图说明图1为现有技术中REP模块和SCH模块及KVM和OpenvSwitch之间的运行关系示意图；图2a为现有技术中拥有两条服务链的DMR模型的结构示意图；图2b为现有技术中拥有两条服务链的DMR模型的参数设置示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种网络资源迁移方法的流程示意图；图4a为本专利技术实施例提供的TPMM，Sandpiper和Oktopus三种算法在增加vCPU数量或内存大小操作时的迁移开销的ECDF示意图；图4b为本专利技术实施例提供的TPMM，Sandpiper和Oktop本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络资源迁移方法，其特征在于，包括：S1，若判断获知网络系统的胖树拓扑结构中存在扩容冲突进而需要进行资源迁移时，确定所述胖树拓扑结构中存在扩容冲突的层级类型，所述胖树拓扑结构中的层级类型包括物理机层和交换机层；S2，根据所述层级类型，确定所述胖树拓扑结构中每一存在资源余量的节点对应的第一集合和第二集合，所述第一集合为对应的节点中所有未使用的虚拟机VM集合，所述第二集合为对应的节点中所有已使用的VM集合；S3，当所述第二集合不满足所述第二集合的集合带宽限制条件时，将所述第二集合中满足VM带宽限制条件的VM迁移至所述第一集合。

【技术特征摘要】
1.一种网络资源迁移方法，其特征在于，包括：S1，若判断获知网络系统的胖树拓扑结构中存在扩容冲突进而需要进行资源迁移时，确定所述胖树拓扑结构中存在扩容冲突的层级类型，所述胖树拓扑结构中的层级类型包括物理机层和交换机层；S2，根据所述层级类型，确定所述胖树拓扑结构中每一存在资源余量的节点对应的第一集合和第二集合，所述第一集合为对应的节点中所有未使用的虚拟机VM集合，所述第二集合为对应的节点中所有已使用的VM集合；S3，当所述第二集合不满足所述第二集合的集合带宽限制条件时，将所述第二集合中满足VM带宽限制条件的VM迁移至所述第一集合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中所述确定所述胖树拓扑结构中存在扩容冲突的层级类型具体包括：按所述物理机层至所述交换机层的顺序，遍历所述胖树拓扑结构的每一层级，以确定所述胖树拓扑结构中存在扩容冲突的层级类型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1之前还包括：获取资源需求量以及所述网络系统的资源剩余量；若判断获知所述资源剩余量小于所述资源需求量，且所述网络系统的资源迁移惩罚量大于或等于资源配置不足惩罚量，则确定所述网络系统的胖树拓扑结构中存在扩容冲突需要进行资源迁移。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若判断获知存在扩容冲突的层级类型为所述物理机层，则S2具体包括：将所述第一集合初始化为所述第一集合对应的节点中包含的所有VM，将所述第二集合初始化为空集；将所述第一集合中的所有VM逐一迁移至所述第二集合，直至所述第二集合中的所有VM满足CPU资源限制条件和内存资源限制条件时，所述第二集合中的所有VM的CPU资源总量最大，且所述第二集合中的所有VM的内存资源总量最大；其中，CPU资源限制条件为所述第二集合中的所有VM占用的CPU资源总量小于或等于所述第二集合对应的节点处的物理机的CPU资源容量，内存资源限制条件为所述第二集合中的所有VM占用的内存资源总量小于或等于所述第二集合对应的节点处的物理机的内存资源容量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二集合的集合带宽限制条件具体为：所述第二集合中的所有VM的上行带宽之和小于或等于所述第二集合对应的节点处的物理机的上行带宽阈值，或所述第二集合为空集；所述VM带宽限制条件为：所述VM的输出带宽总和与输入带宽总和之差最大。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若判断获知存在扩容冲突的层级类型为所述物理机层，则所述方法还包括：通过第一迁移函数将所述第一集合中的所有VM逐一迁移至所述第二集合，以及当所述第二集合不满足所述第二集合的集合带宽限制条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家海，俞荟，庄奕，方欣，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11