一种基于状态感知的VM迁移调度方法技术

本发明专利技术提供一种基于状态感知的VM迁移调度方法，包括以下步骤：步骤1，实时地采集物理机PM和虚拟机VM的状态信息；步骤2，基于资源消耗顺序对VM进行排序以确定待迁移VM；步骤3，采用模拟退火算法为每个待迁移VM确定目的地以及迁移路径；步骤4，设计交换路径实现最大的并行迁移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种虚拟化技术，特别是一种基于状态感知的VM迁移调度方法。
技术介绍
云计算是虚拟化(Virtualization)、网格计算(GridComputing)、分布式计算(DistributedComputing)、并行计算(ParallelComputing)等计算机和网络技术发展结合的产物。虚拟化技术是支持云计算的核心技术。虚拟化有许多好处，它可以实现应用环境隔离，提高计算机资源利用率，便于服务器的整合以及可进行合理的资源分配和均衡负载。服务器虚拟化技术可以使一个物理服务器虚拟成若干个服务器使用。负载失衡会导致系统吞吐率降低，甚至会造成某些服务或VM负载过大，无法及时提供服务，影响用户体验。在云计算系统利用服务器虚拟化，不仅需要实现服务器的多实例、隔离性等功能，还需要提高服务器物理资源的利用率，保证良好的可靠性和安全性，实现云计算系统的负载均衡和故障恢复功能，那么就需要实现对节点状态的监控和资源管理，说到管理，便用到了虚拟机(VirtualMachine，VM)的动态迁移。VM动态迁移是将运行中的VM从一台物理机(PhysicalMachine，PM)迁移到另一台PM上，在迁移的过程中要保证VM上运行的应用能够正常运行不受影响。利用VM迁移技术能够改善云计算系统的性能，使得系统资源分配更加灵活。当前对于数据中心虚拟机迁移调度有许多的学者进行了深入的研究，CLARKC等人提出了一种改进的遗传算法来调度虚拟机(CLARKC,FRASERK,HANDS,etal.Livemigrationofvirtualmachines[C].Procofthe2ndSymposiumonNetworkedSystemsDesign&Implementation.Berkeley:USENIXAssociation,2005:273-286.)。遗传算法是模拟进化论的自然选择和遗传学机理的进化过程的一种计算模型，是一种启发式的通过模拟进化过程来搜索最优解的方法，已经证明，在集合中寻找一组最优解是NP问题，我们只能找到一个近似全局最优解。除了遗传算法，有关于调度的算法还有Sufferage算法，Min-Min调度算法，Max-Min调度算法，以及模拟退火算法(SimulatedAnnealingAlgorithm,SA算法)。但就目前的迁移调度算法来说，迁移时间和负载均衡很难合理兼顾，同时还要使系统开销尽可能的小。随着数据中心需求的日益增加，数据中心的VM数量也随之越来越多，在大规模VM集群系统中，VM的迁移调度就感受到了较大的压力。该方法希望在某一时刻一系列的迁移请求中，能够很好的找到每一台VM的目的VM，并且使得整个数据中心的PM都能够处在一个良好的运行环境中，让整个数据中心的集群系统负载更均衡。基于此，总的迁移路线还需要尽可能的短，防止在迁移过程中不必要的浪费，最终使得迁移时间和负载均衡能很好的兼顾，并具有较小的迁移开销。
技术实现思路
本专利技术的目的在于以采用虚拟化技术的云计算系统为研究对象，采用节点监控的方式，提供一种状态感知的VM迁移调度方法用于提升虚拟机迁移性能，让整个数据中心负载更均衡，为节点的状态管理提供决策支持。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于状态感知的VM迁移调度方法，步骤如下：第一步，状态感知，即利用节点监控系统CVM实时地采集和分析物理机PM和虚拟机VM的状态信息；第二步，确定待迁移VM队列，即设计资源排序策略根据资源消耗情况对VM进行排序以确定待迁移VM；第三步，建立迁移路径，即采用了模拟退火算法为每个待迁移VM确定目的地以及迁移路径；第四步，路径交换，即设计路径交换策略实现最大的并行迁移，从而在最短的迁移时间完成迁移请求，实现系统负载均衡。本专利技术与现有技术相比，具有显著优点：(1)VM迁移优化过程中融合了状态感知获取的状态信息，更加准确；(2)采用的模拟退火算法能优化迁移目的地和迁移路径选择，缩短迁移路径，实现负载均衡；(3)采用的路径交换策略，能提高资源使用率，提升并发迁移的VM数目，降低迁移时间。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1基于状态感知的VM迁移调度方法流程图；图2是节点监控系统体系结构示意图；图3是路径交换示意图。具体实施方式结合图1，阐述本专利技术基于状态感知的VM迁移调度方法，步骤如下：第一步：状态感知，结合图2阐述节点状态的采集与存储过程。步骤1：采集节点状态。状态感知监控系统包含有一个管理监控节点CVMan，多个集群监控节点CVClu以及在每个物理机PM上部署的CVMon守护进程。CVMan相当于系统的根节点，它负责采集CVClu中的集群信息，包含系统的构成关系，通过查询集群信息能够快速得到VM到PM，PM到集群的映射，进而得到CVMon和CVClu的访问地址，使得用户可以通过这些地址得到相应的监控信息CVMan中。CVClu相当于系统的中间节点，它负责采集集群中所有PM和VM的信息，并传递给CVMan，出于健壮性考虑，每个集群中有一个主CVClu和多个备用CVClu，备用的和主CVClu中的信息是一样的，只有当主CVClu访问失效时，才会访问备用CVClu。CVMon是一个守护进程，它部署在每个需要监控的PM上，是系统中最基本的监控单元，主要负责收集PM以及运行在其上的VM的状态信息，并将监控到的状态信息通过组播的方式发送给相应的CVClu。步骤2：采集链路状态信息。由CVMan获取全局的链路状态信息，并对系统的链路状态信息进行存储和管理。第二步，确定待迁移VM队列，步骤如下：步骤1：建立资源排序表。设计由四种不同类型资源的资源消耗排序表，包括CPU资源消耗排序表，硬盘资源消耗排序表，内存资源消耗排序表以及网络资源消耗排序表，其中的值分别表示单位时间消耗的CPU时间片个数，单位时间内消耗的内存总量，单位时间内消耗的硬盘总量和单位时间内消耗的网络带宽量。每种类型资源的排序过程类似，因此以内存资源作为例子，阐述排序表建立过程。步骤1.1建立子表Sublist，它是按照从大到小的有序数组，数组中每个元素代表一个内存消耗值，即假设Sublist有m个元素Value1,Value2,...则对于任意1≤i1＜i2≤m1，有若存在多个内存消耗子表Sublist1,Sublist2,......对于任意的1≤i3＜i4≤m2，都有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于状态感知的VM迁移调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，实时地采集物理机PM和虚拟机VM的状态信息；步骤2，基于资源消耗顺序对VM进行排序以确定待迁移VM；步骤3，采用模拟退火算法为每个待迁移VM确定目的地以及迁移路径；步骤4，设计交换路径实现最大的并行迁移。

【技术特征摘要】
1.一种基于状态感知的VM迁移调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，实时地采集物理机PM和虚拟机VM的状态信息；
步骤2，基于资源消耗顺序对VM进行排序以确定待迁移VM；
步骤3，采用模拟退火算法为每个待迁移VM确定目的地以及迁移路径；
步骤4，设计交换路径实现最大的并行迁移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2包括：
建立虚拟机VM的不同类型资源的资源消耗排序表Sublistn，n为资源类型
索引值，所述该表中的元素表示该类型资源消耗值，该排序表中的元素按
照从大到小的顺序排列，其中为该排序表内元素的索引值，为该排
序表中元素的总数，对于任意有设定Sublistn最大元素个数为N；
对排序表进行更新，所述更新包括对排序表中元素的新增、删除和变更，更
新后的排序表满足：(1)排序表中元素按照从大到小的顺序排列，和(2)排序
表中的元素个数不大于N；
对资源负载不均衡的物理机PM，按照资源排序表，从大到小的选择VM，
确定待迁移VM队列；
VM迁移后，排序表满足：(1)排序表中元素按照从大到小的顺序排列，和
(2)排序表中的元素个数不大于N。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对更新后的排序表，若一排序表
中元素个数大于N，对该排序表进行分裂操作，分列操作后的排序表满足：(1)
排序表中元素按照从大到小的顺序排列，和(2)排序表中的元素个数不大于N。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，对一类型资源若存在的若干
个资源消耗排序表对于任意的1≤i3＜i4≤m2，都
有Sublisti3>Sublisti4.]]>5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建，陈昊，张宏，陈龙，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32