一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法及系统，属于计算机虚拟化领域。本发明专利技术方法以预设的频率检测网络带宽，利用带宽和压缩策略表中的每对压缩率和压缩速度计算迁移速度，选择最大迁移速度所对应的压缩方法进行压缩迁移，在进行内存数据压缩前先将多个内存页合并为一个数据包，再对数据包进行整体压缩迁移，直到完成压缩迁移；同时本发明专利技术还提供了一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩系统，本发明专利技术技术方案根据带宽动态调整压缩方法使迁移系统获得更大的迁移速度，从而获得更短的迁移时间，同时减少数据传输量，节省网络资源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法及系统
本专利技术属于计算机虚拟化领域，更具体地，涉及一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法及系统。
技术介绍
近年来，随着云计算以及虚拟化技术的发展，虚拟机正在越来越广泛地被部署于数据中心以及集群环境中。由于虚拟机可以对计算机资源进行抽象模拟，可以在已有的计算机硬件资源基础上，模拟出虚拟硬件资源，因此它具有模拟不同平台、提高计算机资源利用率、便于管理、应用隔离等众多优点。虚拟机迁移，是指在保证虚拟机中服务正常运行的同时，虚拟机在不同的物理主机之间进行迁移。为了保证迁移过程中虚拟机服务的可用性，迁移过程仅有非常短暂的停机时间。由于停机切换的时间非常短暂，用户感觉不到服务的中断，因而迁移过程对用户是透明的。虚拟机迁移适用于数据中心的负载均衡、节能以及系统维护等诸多场景，因此是虚拟化技术的一个非常重要的特性。虚拟机迁移通常是在本地局域网内进行的，这种环境中虚拟机是采用共享存储的方式访问外存，因此只需要迁移虚拟机的内存数据以及虚拟cpu等设备状态即可，并且虚拟机内存占了所需迁移数据的绝大部分。预拷贝方式是被各个虚拟化平台广泛采用的最主要的迁移算法。预拷贝的迁移过程是首先拷贝完整的虚拟机内存镜像到目标主机。在此过程中，由于虚拟机仍在运行，其一部分内存页会被修改，这些被修改过的内存脏页需要在下一轮迭代中再次传输到目标主机。此后每一轮迭代过程中产生的脏页都需要在下一轮重新传输，从而保证内存状态的一致性。经过多轮迭代，最终剩余的脏页数量比较少，达到预设的阈值时，就可以进行停机拷贝，结束迭代拷贝的过程。现有的预拷贝迁移方式虽然可以实现较短的停机时间，但是存在以下问题：由于内存数据需要多轮的迭代传输，其网络传输数据量较大，迁移时间也较长；此外，如果虚拟机中运行的负载是写内存密集型的，那么虚拟机内存被写脏的速度可能会过快，这时预拷贝的迁移方式便无法正常收敛进入停机拷贝阶段，也就无法正常地完成迁移过程。这些问题大大影响了虚拟机迁移的性能，导致在数据中心中使用虚拟机迁移技术时不能达到预期的效果。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法及系统，其目的在于先检测多种压缩方法分别用于多种典型负载的压缩率和压缩速度，建立压缩索策略表，再以预定的频率感知带宽，计算当前带宽下各个压缩方法所对应的迁移速度，利用最大迁移速度所对应的压缩方法进行压缩迁移，由此解决常规压缩迁移技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法，该方法以预设的频率检测网络带宽，利用带宽和压缩策略表中的每对压缩率和压缩速度计算迁移速度，选择最大迁移速度所对应的压缩方法对虚拟机当前内存数据进行压缩迁移。进一步地，本专利技术方法具体包含以下步骤：(1)监测网络带宽，获得虚拟机迁移可以利用的实时网络带宽St；(2)利用压缩策略表中各种压缩方法所对应的压缩率ρi和压缩速度Sci计算迁移速度Smgti，Smgti＝min(Sci,St×ρi)，得到多个迁移速度，对比得出最大的迁移速度；(3)找出得到最大迁移速度的压缩率和压缩速度，用其在压缩策略表中对应的压缩方法对虚拟机当前内存数据进行压缩迁移。进一步地，所述压缩策略表预先采用以下方法得到：在数据中心运行环境下选取多个典型负载依次运行于虚拟机中，并分别用多种压缩方法进行内存数据的压缩检测，每种压缩方法得到一对压缩率和压缩速度，所有压缩方法和其对应的压缩率和压缩速度组成压缩策略表。进一步地，所述获得压缩策略表的方法具体包括以下子步骤：(31)选取一种数据中心中的典型负载，运行于虚拟机中；(32)选取一种压缩方法进行压缩迁移，并在每一轮压缩后将所有的内存页都设置为脏页，并更换另一种压缩方法进行压缩迁移，m种压缩方式共迭代m轮；记录每轮压缩所需压缩总时间和压缩后数据大小；(33)更换另一种典型负载，返回步骤(31)，直到n种数据中心中的典型负载压缩完成；(34)计算第i种压缩方法对于第j种负载的压缩率ρij，ρij＝压缩前数据大小/压缩后数据大小，计算第i种压缩方法对于第j种负载的压缩速度Scij，Scij＝压缩前数据大小/压缩总时间；其中，1≤i≤m；1≤j≤n；(35)计算第i种压缩方法对于n种负载的平均压缩率ρi，ρi＝(ρi1+ρi2+…+ρin)/n，计算第i种压缩方法对于n种负载的平均压缩速度Sci，Sci＝(Sci1+Sci2+…+Scin)/n一共得到m种压缩方法所对应的m对平均压缩率ρi和平均压缩速度Sci，压缩方法和所对应的平均压缩率及平均压缩速度共同构成压缩策略表。进一步地，本专利技术方法还包括一个合并步骤：合并步骤：进行内存数据压缩前先将多个内存页合并为一个数据包，再对数据包进行整体压缩。按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩系统，该系统用于以预设的频率检测网络带宽，利用带宽和压缩策略表中的每对压缩率和压缩速度计算迁移速度，选择最大迁移速度所对应的压缩方法对虚拟机当前内存数据进行压缩迁移。进一步地，本专利技术系统具体包含以下部分：带宽检测模块，用于监测网络带宽，获得虚拟机迁移可以利用的实时网络带宽St；迁移速度计算模块，用于利用压缩策略表中各种压缩方法所对应的压缩率ρi和压缩速度Sci计算迁移速度Smgti，Smgti＝min(Sci,St×ρi)，得到多个迁移速度，对比得出最大的迁移速度；压缩迁移模块，用于找出得到最大迁移速度的压缩率和压缩速度，用其在压缩策略表中对应的压缩方法对虚拟机当前内存数据进行压缩迁移。进一步地，所述压缩策略表预先采用以下模块得到：压缩策略表模块，用于在数据中心运行环境下选取多个典型负载依次运行于虚拟机中，并分别用多种压缩方法进行内存数据的压缩检测，每种压缩方法得到一对压缩率和压缩速度，所有压缩方法和其对应的压缩率和压缩速度组成压缩策略表。进一步地，所述压缩策略表模块具体包括以下部分：负载运行单元，用于选取一种数据中心中的典型负载，运行于虚拟机中；迭代压缩单元，用于选取一种压缩方法进行压缩迁移，并在每一轮压缩后将所有的内存页都设置为脏页，并更换另一种压缩方法进行压缩迁移，m种压缩方式共迭代m轮；记录每轮压缩所需压缩总时间和压缩后数据大小；更换负载单元，用于更换另一种典型负载，返回负载运行单元，直到n种数据中心中的典型负载压缩完成；计算单元，用于计算第i种压缩方法对于第j种负载的压缩率ρij，ρij＝压缩前数据大小/压缩后数据大小，计算第i种压缩方法对于第j种负载的压缩速度Scij，Scij＝压缩前数据大小/压缩总时间；其中，1≤i≤m；1≤j≤n；策略表构建单元，用于计算第i种压缩方法对于n种负载的平均压缩率ρi，ρi＝(ρi1+ρi2+…+ρin)/n，计算第i种压缩方法对于n种负载的平均压缩速度Sci，Sci＝(Sci1+Sci2+…+Scin)/n一共得到m种压缩方法所对应的m对平均压缩率ρi和平均压缩速度Sci，压缩方法和所对应的平均压缩率及平均压缩速度共同构成压缩策略表。进一步地，本专利技术系统还包括合并模块：合并模块，用于在内存数据压缩前先将多个内存页合并为一个数据包，再对数据包进行整体压缩。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法，其特征在于，本专利技术方法为：以预设的频率检测网络带宽，利用带宽和压缩策略表中的每对压缩率和压缩速度计算迁移速度，选择最大迁移速度所对应的压缩方法对虚拟机当前内存数据进行压缩迁移。

【技术特征摘要】
1.一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法，其特征在于，本发明方法为：以预设的频率检测网络带宽，利用带宽和压缩策略表中的每对压缩率和压缩速度计算迁移速度，选择最大迁移速度所对应的压缩方法对虚拟机当前内存数据进行压缩迁移。2.根据权利要求1所述的一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法，其特征在于，本发明方法具体包含以下步骤：(1)监测网络带宽，获得虚拟机迁移可以利用的实时网络带宽St；(2)利用压缩策略表中各种压缩方法所对应的压缩率ρi和压缩速度Sci计算迁移速度Smgti，Smgti＝min(Sci,St×ρi)，得到多个迁移速度，对比得出最大的迁移速度；(3)找出得到最大迁移速度的压缩率和压缩速度，用其在压缩策略表中对应的压缩方法对虚拟机当前内存数据进行压缩迁移。3.根据权利要求1或2所述的一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法，其特征在于，所述压缩策略表预先采用以下方法得到：在数据中心运行环境下选取多个典型负载依次运行于虚拟机中，并分别用多种压缩方法进行内存数据的压缩检测，每种压缩方法得到一对压缩率和压缩速度，所有压缩方法和其对应的压缩率和压缩速度组成压缩策略表。4.根据权利要求3所述的一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法，其特征在于，所述获得压缩策略表的方法具体包括以下子步骤：(31)选取一种数据中心中的典型负载，运行于虚拟机中；(32)选取一种压缩方法进行压缩迁移，并在每一轮压缩后将所有的内存页都设置为脏页，并更换另一种压缩方法进行压缩迁移，m种压缩方式共迭代m轮；记录每轮压缩所需压缩总时间和压缩后数据大小；(33)更换另一种典型负载，返回步骤(31)，直到n种数据中心中的典型负载压缩完成；(34)计算第i种压缩方法对于第j种负载的压缩率ρij，ρij＝压缩前数据大小/压缩后数据大小，计算第i种压缩方法对于第j种负载的压缩速度Scij，Scij＝压缩前数据大小/压缩总时间；其中，1≤i≤m；1≤j≤n；(35)计算第i种压缩方法对于n种负载的平均压缩率ρi，ρi＝(ρi1+ρi2+…+ρin)/n，计算第i种压缩方法对于n种负载的平均压缩速度Sci，Sci＝(Sci1+Sci2+…+Scin)/n一共得到m种压缩方法所对应的m对平均压缩率ρi和平均压缩速度Sci，压缩方法和所对应的平均压缩率及平均压缩速度共同构成压缩策略表。5.根据权利要求1所述的一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩方法，其特征在于，本发明方法还包括一个合并步骤：合并步骤：进行内存数据压缩前先将多个内存页合并为一个数据包，再对数据包进行整体压缩。6.一种基于带宽感知的虚拟机迁移压缩系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丹，华宇，李春光，秦磊华，黄月，周玉坤，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42