專利名稱：一種基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法，該方法應(yīng)用于基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前云計(jì)算技術(shù)已開始支撐搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用等，云計(jì)算不僅能降低信息化成本，加快信息化進(jìn)程，更好地服務(wù)社會(huì)，促進(jìn)先進(jìn)計(jì)算和存儲(chǔ)應(yīng)用的普及和發(fā)展。而云計(jì)算的絕大部分技術(shù)集成到了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中。虛擬機(jī)遷移是云計(jì)算中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，虛擬機(jī)遷移就是保持虛擬機(jī)運(yùn)行的同時(shí)，把它從一個(gè)計(jì)算機(jī)(源計(jì)算機(jī))遷移到另一個(gè)計(jì)算機(jī)(目標(biāo)計(jì)算機(jī))并在目標(biāo)計(jì)算機(jī)上面恢復(fù)虛擬機(jī)運(yùn)行的技術(shù)。利用虛擬機(jī)遷移技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的在線維護(hù)、在線升級(jí) 擴(kuò)容、動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡。虛擬機(jī)遷移包括內(nèi)存遷移、外存儲(chǔ)遷移、處理器遷移等，其中內(nèi)存遷移最復(fù)雜，遷移時(shí)間也較長(zhǎng)，虛擬機(jī)內(nèi)存遷移是虛擬機(jī)遷移中一項(xiàng)主要任務(wù)。動(dòng)態(tài)變化虛擬機(jī)內(nèi)存從源計(jì)算機(jī)遷移到目標(biāo)計(jì)算機(jī)上有兩種方法，一種是虛擬機(jī)停機(jī)遷移，即源計(jì)算機(jī)停止虛擬機(jī)的執(zhí)行，把虛擬機(jī)的內(nèi)存拷貝到目標(biāo)計(jì)算機(jī)上，這種方法需要在一定的時(shí)間段內(nèi)停止向外提供服務(wù)；另外一種是虛擬機(jī)遷移，是目前云計(jì)算中常用的遷移方法，即不停止向外提供服務(wù)的情況下，把虛擬機(jī)的內(nèi)存從源計(jì)算機(jī)拷貝到目標(biāo)計(jì)算機(jī)上。云計(jì)算在國(guó)際上也是最近幾年興起的技術(shù)方向，其中有些關(guān)鍵技術(shù)還在探討中，虛擬機(jī)遷移是云計(jì)算中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，國(guó)際上有CLARK算法、固定帶寬內(nèi)存動(dòng)態(tài)遷移等，但虛擬機(jī)內(nèi)存動(dòng)態(tài)遷移的方法還不夠完善和實(shí)用。本發(fā)明提出一種基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法，該方法在規(guī)定的停機(jī)時(shí)間閾值下實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)內(nèi)存遷移。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提出一種基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一種基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法主要由虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面?zhèn)魉湍K、虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面監(jiān)控模塊、虛擬機(jī)內(nèi)存遷移決策模塊3部分組成，在虛擬機(jī)內(nèi)存遷移過(guò)程中涉及的源和目的服務(wù)器中都有這三部分，圖I顯示了 3個(gè)組成部分和相互之間的關(guān)系。(I)虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面?zhèn)魉湍K(TM, Transportation Module):該模塊是基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中內(nèi)存遷移功能的一個(gè)組件，完成虛擬機(jī)內(nèi)存從源服務(wù)器遷移到目標(biāo)服務(wù)器中。(2)虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面監(jiān)控模塊(MM, Monitor Module):該模塊是基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中內(nèi)存遷移功能的一個(gè)組件，完成虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面?zhèn)魉椭信K頁(yè)面的監(jiān)控、臟頁(yè)面數(shù)量計(jì)算等任務(wù)。(3)虛擬機(jī)內(nèi)存遷移決策模塊(DM，Decision Module):該模塊是基于云計(jì)算技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中內(nèi)存遷移功能的一個(gè)組件，完成虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面?zhèn)魉退俣扔?jì)算、停機(jī)時(shí)間的計(jì)算、整個(gè)虛擬機(jī)內(nèi)存遷移的過(guò)程管理等工作，是虛擬機(jī)內(nèi)存遷移的核心智能模塊?；谕C(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法具體實(shí)現(xiàn)方法包括以下5個(gè)步驟它們是DM進(jìn)行虛擬機(jī)內(nèi)存遷移通信協(xié)商、DM進(jìn)行虛擬機(jī)停機(jī)時(shí)間閾值確定、TM執(zhí)行虛擬機(jī)內(nèi)存?zhèn)魉?、MM執(zhí)行虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面監(jiān)控、DM進(jìn)行虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面重傳判斷；圖2顯示了 5個(gè)步驟的流程圖。 (I)DM進(jìn)行虛擬機(jī)內(nèi)存遷移通信協(xié)商當(dāng)源服務(wù)器的DM接受虛擬機(jī)內(nèi)存遷移請(qǐng)求指令后，源服務(wù)器的DM通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)服務(wù)器的DM進(jìn)行控制信息通信并協(xié)商，協(xié)商的內(nèi)容包括(a)協(xié)商虛擬機(jī)內(nèi)存遷移的方法；(b)根據(jù)雙方的網(wǎng)絡(luò)帶寬的大小、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、雙方互相通信的吞吐量、雙方處理器的負(fù)載，協(xié)商虛擬機(jī)內(nèi)存遷移的傳送速度為vt。(2)DM進(jìn)行虛擬機(jī)停機(jī)時(shí)間閾值確定源服務(wù)器的DM根據(jù)步驟(I)中協(xié)商好的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移傳送速度vt臨時(shí)確定一個(gè)最小虛擬機(jī)停機(jī)時(shí)間閾值為td。根據(jù)臨時(shí)確定的閾值td,計(jì)算出td時(shí)間內(nèi)能夠傳送的頁(yè)面數(shù)為td*vt.本發(fā)明的核心點(diǎn)在于確定td,而確定td是有條件的,設(shè)在時(shí)間ta內(nèi)，有pd個(gè)頁(yè)次變臟,那么取vt > (pd/ta),可使用該方法。(3) TM執(zhí)行虛擬機(jī)內(nèi)存?zhèn)魉驮捶?wù)器的DM指示虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面?zhèn)魉湍KTM采用vt作為虛擬機(jī)傳送速度和目標(biāo)服務(wù)器的TM進(jìn)行虛擬機(jī)內(nèi)存的傳送，傳送的虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面數(shù)為tp (i)(其中i為第i次重傳)。(4)麗執(zhí)行虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面監(jiān)控在傳送的過(guò)程中，源服務(wù)器的虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面監(jiān)控模塊MM對(duì)傳送周期內(nèi)的虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面進(jìn)行監(jiān)視，在傳送期間虛擬機(jī)內(nèi)存發(fā)生變化的頁(yè)面(稱謂“臟頁(yè)面”)在下一個(gè)傳送周期內(nèi)要重傳，MM對(duì)傳送期間的臟頁(yè)面進(jìn)行計(jì)算為dp(i)(其中i為第i次重傳)，作為下次重傳的頁(yè)面數(shù)，臟頁(yè)面和重傳頁(yè)面數(shù)的關(guān)系為(a)初始臟頁(yè)面dp (O) = tp (O)=總虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面數(shù)；(b)第一重傳的頁(yè)面數(shù)為監(jiān)視到臟頁(yè)面數(shù)，即tp⑴=dp (I)，以此類推，tp (2)=dp ⑵,···, tp (n) =dp(n)。(c)當(dāng)監(jiān)視到臟頁(yè)面數(shù)為dp(i) = O時(shí)，停止執(zhí)行虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面的重傳，完成了虛擬機(jī)內(nèi)存遷移。(5) DM進(jìn)行虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面重傳判斷源服務(wù)器的DM和服務(wù)器內(nèi)的TM和MM兩個(gè)模塊進(jìn)行交流，獲取了臟頁(yè)面數(shù)dp (i)，然后進(jìn)行決策(d)當(dāng)dp⑴> vt*td時(shí),設(shè)置tp⑴=dp (i),并進(jìn)入步驟(3)。(e)當(dāng)dp⑴< =vt*td時(shí),DM停止源服務(wù)器的虛擬機(jī)執(zhí)行,設(shè)置tp⑴=dp⑴，進(jìn)入步驟(3)。


圖I虛擬機(jī)內(nèi)存遷移模塊組織示意圖；圖2虛擬機(jī)內(nèi)存遷移步驟示意圖；圖3虛擬機(jī)和內(nèi)存遷移實(shí)例具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例也僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。為了說(shuō)明基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法，這里給出了如圖3所示的一個(gè)虛擬機(jī)和內(nèi)存遷移實(shí)例，目前在源服務(wù)器(59. 64. 11. 100)上有一個(gè)虛擬機(jī)(虛擬機(jī)A)，內(nèi)存(內(nèi)存A)有100個(gè)頁(yè)面，該虛擬機(jī)由于生存性、服務(wù)器停機(jī)等原因需要遷移到目的服務(wù)器(59.64. 11. 101)上，形成虛擬機(jī)A’和內(nèi)存A’。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.針對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)存遷移中基于預(yù)拷貝頁(yè)面次數(shù)條件、預(yù)拷貝頁(yè)面數(shù)擴(kuò)大停止條件、預(yù)拷貝頁(yè)面閾值方法等方法都無(wú)法達(dá)到理想結(jié)果的情況下，本專利一種基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法，該方法通過(guò)頁(yè)面遷移傳送速度的可協(xié)商與虛擬機(jī)停機(jī)時(shí)間閾值的計(jì)算和設(shè)置兩個(gè)核心點(diǎn)實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)內(nèi)存從源服務(wù)器遷移到目的服務(wù)器上，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬機(jī)在線遷移。其特點(diǎn)在于 1)虛擬機(jī)頁(yè)面遷移傳送速度的可協(xié)商機(jī)制。根據(jù)頁(yè)面變臟的速度，當(dāng)源服務(wù)器的接受虛擬機(jī)內(nèi)存遷移請(qǐng)求指令后，源服務(wù)器的通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)服務(wù)器的DM進(jìn)行控制信息通信并協(xié)商，協(xié)商的內(nèi)容包括(a)協(xié)商虛擬機(jī)內(nèi)存遷移的方法；(b)根據(jù)雙方的網(wǎng)絡(luò)帶寬的大小、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、雙方互相通信的吞吐量、雙方處理器的負(fù)載，協(xié)商虛擬機(jī)內(nèi)存遷移的傳送速度。
2)虛擬機(jī)停機(jī)時(shí)間閾值的計(jì)算和設(shè)置特點(diǎn)。源服務(wù)器的協(xié)商好的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移傳送速度，確定一個(gè)最小虛擬機(jī)停機(jī)時(shí)間閾值，根據(jù)確定的閾值，計(jì)算出時(shí)間內(nèi)能夠傳送的頁(yè)面數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于停機(jī)時(shí)間閾值的虛擬機(jī)內(nèi)存遷移方法，該方法由虛擬機(jī)內(nèi)存頁(yè)面?zhèn)魉湍K、虛擬機(jī)內(nèi)存臟頁(yè)面監(jiān)控模塊、虛擬機(jī)內(nèi)存遷移決策模塊三部分組成，該方法通過(guò)頁(yè)面遷移傳送速度的可協(xié)商與停機(jī)時(shí)間閾值的計(jì)算和設(shè)置兩個(gè)核心點(diǎn)實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)內(nèi)存從源服務(wù)器遷移到目的服務(wù)器上，在某個(gè)臟頁(yè)面重傳過(guò)程中有可能實(shí)現(xiàn)真正意義上的虛擬機(jī)在線遷移。
文檔編號(hào)G06F9/455GK102662723SQ20121004990
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者鄒超, 陸月明 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)