面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法技术

本发明专利技术提供一种面向季节型非平稳并发量的P‑E权衡的VM迁移方法，涉及云计算技术领域。该方法包括VM静态部署和VM动态迁移两部分；首先，根据物理服务器提供的以及各个VM需要的内存与CPU资源进行VM的静态部署，该过程在满足客户需求的情况下，将VM部署到物理主机上，同时，尽量减少物理主机的数量，达到降低能耗的目的。VM静态部署之后，采用VM动态迁移策略完成VM的迁移。包括两部分，第一部分使用RBF算法对各VM的平均响应时间进行预测，根据设置的阈值选择需要迁移的VM；第二部分是目标服务器的选择，通过更新的资源需求矩阵选择目标服务器，完成一个阶段的VM的迁移；第一部分与第二部分循环进行，完成整个的VM迁移过程。

VM migration method based on P-E trade-off for seasonal non-stationary concurrency

【技术实现步骤摘要】
面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法
本专利技术涉及云计算
，尤其涉及一种面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法。
技术介绍
虚拟化技术能有效利用现有的软件和硬件资源，使用虚拟化软件还可以创建虚拟机(VirtualMachine，即VM)。VM在网络上作为独立的实体，便于共同分享硬件相关资源。在合适的情况下，将某台VM从一台物理主机迁移到另一台物理主机可以明显提高云服务相关系统的整体性能、能耗与灵活性。虚拟化技术可以帮助云服务提供商实现有序的按需资源部署，为灵活的资源管理以及能耗的的降低提供有效的解决方案。对于具有虚拟化的云服务，其主要任务之一是基础设施即服务IaaS，例如AmazonEC2：租户支付费用对VM进行租用。由于不同的资源利用率是由VM和PM(PhysicalMachine，即物理机)之间的映射关系不同造成的，因此对于云服务提供商来说，主要问题是如何将租户需要的多个VM放置到物理服务器上，以达到负载均衡，优化资源利用率等目的。此时，就需要VM迁移来实现。VM的迁移可以通过两种方法实现，分别是脱机迁移与实时迁移。脱机迁移是一种暂停/恢复操作，因此，脱机迁移具有相当长的停机时间。相对于脱机迁移的暂停/恢复操作，实时迁移则采用预拷贝方法。这两种传统的VM迁移方式成本很高，迁移成本包括业务中断、网络流量增加以及可能违反服务等级协议(ServiceLevelAgreement，即SLA)。频繁迁移大量VM既不现实也不可行，而一个合理有效的VM迁移系统能大大减少迁移成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法，实现对云服务中虚拟机的迁移。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法，包括VM静态部署和VM动态迁移两部分；所述的VM静态部署部分包括以下步骤：步骤1：在云服务数据中心中分配n台VM，则VM的集合为V＝{v1，v2，...，vn}，同时云数据中心存在m台物理服务器即主机，则主机集合为H＝{h1，h2，...，hm}；且满足每台VM所申请的资源小于单台物理物理服务器所能提供的资源；步骤1.1：设定第i台虚拟机vi所要求的内存资源与CPU资源分别为vim，vic，i＝1，…，n；步骤1.2：设定第j台物理服务器hj所拥有的内存资源与CPU资源分别位hjm，hjc，j＝1，…，m；步骤2：设置一个资源分配矩阵X，X＝{xij|1≤i≤n，1≤j≤m}，其中，xij＝1代表第i个虚拟机vi分配到了物理服务器hj中，xij＝0表示第i个虚拟机vi没有被分配到物理服务器hj中；步骤3：使用标识符y表示物理服务器hj上是否被分配了VM，从而表示物理服务器是否要进入任务执行状态：令yj＝1表示物理服务器hj已经部署了一个或多个VM，进而物理服务器进入任务执行状态；令yj＝0表示物理服务器hj上并没有部署任何VM，从而不需要进入任务执行状态；步骤4：根据VM静态部署的目标和目的，将VM静态部署的问题抽象成数学模型，如下公式所示：i∈{1，2，...，n}，j∈{1，2，...，m}，yj∈{0，1}，xij∈{0，1}其中，Ej表示第j个物理服务器部署VM的能耗；所述VM静态部署的目标是在满足客户基本需求的情况下，将m台或者小于m台的VM部署到若干台物理服务器上；VM静态部署的目的是在满足客户需求的情况下，尽量减少服务器的开启数量，从而减少物理服务器的资源消耗，达到降低能耗的目的；所述的VM动态迁移部分包括以下步骤：步骤S1：选择需要迁移的VM，即根据当下VM的平均响应时间设置双阈值，并根据阈值将运行中的VM分类，具体方法为：步骤S1.1：获得每台正在运行的VM的平均响应时间Ti，并按照非递减顺序排序；步骤S1.2：计算每台VM的最大平均响应时间Tmax，如下公式所示：Tmax＝Tmin×(1+α)其中，Tmin表示最小平均响应时间，α为一个大于零的数，由云服务供应商根据需求设定；步骤S1.3：将平均响应时间Ti小于Tmin的VM放入正在运行的VM集合中，并按照升序排序；步骤S1.4：将平均响应时间Ti大于Tmax的VM放入正在运行的VM集合中，并即按照降序排序；步骤S1.3：使用RBF算法对VM集合和中每台VM的下一个平均响应时间进行预测，对于预测结果仍然小于Tmin以及大于Tmax的VM重新执行步骤S1.3-S1.4，得到待迁移的待迁移VM集合以及步骤S2：选择目标服务器；若某物理服务器上的所有VM都被选择为需要迁移，则关闭该物理服务器以节省能耗，当处于运行状态的物理服务器集合中不能满足需要迁移的VM的放置时，将激活新的物理服务器进行资源扩展；步骤S2.1：获得每台物理服务器的能耗值并放入正在运行的物理服务器集合PListE，并按照非递减顺序排序；步骤S2.2：依次取出待迁移VM集合中每台VM，将其需求资源依次与PListE中的物理服务器的剩余资源进行对比，若待迁移VM的资源需求小于物理服务器的剩余资源，则进行迁移，更新PListE与资源分配矩阵X；若待迁移VM的资源需求大于或等于物理服务器的剩余资源，依次与PListE中的物理服务器的剩余资源进行比较，直至找到可迁移的物理服务器，更新PListE与资源分配矩阵X；如果PListE中所有的物理服务器都不能满足该待迁移VM的资源需求，则开启新的物理服务器，将该VM迁移到新的物理服务器上，更新PListE与资源分配矩阵X；步骤S2.3：依次取出待迁移VM集合中每台VM，将其需求资源依次与PListE中的物理服务器的剩余资源进行对比，若待迁移VM的资源需求小于物理服务器的剩余资源，则进行迁移，更新PListE与资源分配矩阵X；否则，依次与PListE中的物理服务器的剩余资源进行比较，直至找到可迁移的物理服务器，更新PListE与资源分配矩阵X；如果PListE中所有的物理服务器都不能满足该待迁移VM的资源需求，则开启新的物理服务器，将该VM迁移到新的物理服务器上，更新PListE与资源分配矩阵X。有益效果采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提供的面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法，较高的效率在服务器中进行各个VM的初始配置，并根据平均响应时间以及资源分配矩阵循环选择迁移VM与目标服务器，实现云服务系统中性能与能耗的权衡，提高云计算环境的高伸缩性。在面向季节型非平稳并发量中，权衡性能与能耗，生成合理的VM迁移策略，克服了传统VM调度方式的不足，降低了迁移成本，使云服务系统在提供服务时达到负载均衡。附图说明图1为本专利技术实施例提供的CloudSim体系结构图；图2为本专利技术实施例提供的面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的本专利技术的VM迁移方法与其他VM迁移方法的能耗对比图；图4为本专利技术实施例提供的本专利技术的VM迁移方法与其他迁移方法的SLA违约率对比图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本实施例采用如图1所示的部署在HPZ820工作站中的CloudSim本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向季节型非平稳并发量的P‑E权衡的VM迁移方法，其特征在于：包括VM静态部署和VM动态迁移两部分；所述的VM静态部署部分包括以下步骤：步骤1：在云服务数据中心中分配n台VM，则VM的集合为V＝{v1，v2，...，vn}，同时云数据中心存在m台物理服务器即主机，则主机集合为H＝{h1，h2，...，hm}；且满足每台VM所申请的资源小于单台物理物理服务器所能提供的资源；步骤1.1：设定第i台虚拟机vi所要求的内存资源与CPU资源分别为vi

【技术特征摘要】
1.一种面向季节型非平稳并发量的P-E权衡的VM迁移方法，其特征在于：包括VM静态部署和VM动态迁移两部分；所述的VM静态部署部分包括以下步骤：步骤1：在云服务数据中心中分配n台VM，则VM的集合为V＝{v1，v2，...，vn}，同时云数据中心存在m台物理服务器即主机，则主机集合为H＝{h1，h2，...，hm}；且满足每台VM所申请的资源小于单台物理物理服务器所能提供的资源；步骤1.1：设定第i台虚拟机vi所要求的内存资源与CPU资源分别为vim，vic，i＝1，…，n；步骤1.2：设定第j台物理服务器hj所拥有的内存资源与CPU资源分别位hjm，hjc，j＝1，…，m；步骤2：设置一个资源分配矩阵X，X＝{xij|1≤i≤n，1≤j≤m}，其中，xij＝1代表第i个虚拟机vi分配到了物理服务器hj中，xij＝0表示第i个虚拟机vi没有被分配到物理服务器hj中；步骤3：使用标识符y表示物理服务器hj上是否被分配了VM，从而表示物理服务器是否要进入任务执行状态：令yj＝1表示物理服务器hj已经部署了一个或多个VM，进而物理服务器进入任务执行状态；令yj＝0表示物理服务器hj上并没有部署任何VM，从而不需要进入任务执行状态；步骤4：根据VM静态部署的目标和目的，将VM静态部署的问题抽象成数学模型，如下公式所示：i∈{1，2，...，n}，j∈{1，2，...，m}，yj∈{0，1}，xij∈{0，1}其中，Ej表示第j个物理服务器部署VM的能耗；所述的VM动态迁移部分包括以下步骤：步骤S1：选择需要迁移的VM，即根据当下VM的平均响应时间设置双阈值，并根据阈值将运行中的VM分类，得到待迁移的待迁移VM集合以及步骤S2：选择目标服务器；若某物理服务器上的所有VM都被选择为需要迁移，则关闭该物理服务器以节省能耗，当处于运行状态的物理服务器集合中不能满足需要迁移的VM的放置时，将激活新的物理服务器进行资源扩展；步骤S2.1：获得每台物理服务器的能耗值并放入正在运行的物理服务器集合PListE，并按照非递减顺序排序；步骤S2.2：依次取出待迁移VM集合中每台VM，将其需求资源依次与PListE中的物理服务器的剩余资源进行对比，若待迁移VM的资源需求小于物理服务器的剩余资源，则进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭军，王嘉怡，张斌，刘晨，侯帅，李薇，柳波，王馨悦，张瀚铎，张娅杰，迟航民，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21