本發(fā)明屬于互聯(lián)網(wǎng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種基于虛擬機(jī)熱遷移的物理機(jī)與虛擬機(jī)映射轉(zhuǎn)換方法，在云數(shù)據(jù)中心下進(jìn)行物理機(jī)與虛擬機(jī)的映射轉(zhuǎn)換時(shí)，能夠避免物理機(jī)資源約束以及進(jìn)行虛擬機(jī)并行遷移。
背景技術(shù)：
：在云數(shù)據(jù)中心，由于虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)的產(chǎn)生和銷毀，以及服務(wù)熱點(diǎn)的存在經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致物理機(jī)負(fù)載不均衡。同時(shí)，為減少同一個(gè)租戶下各個(gè)虛擬機(jī)的通信時(shí)延，要求虛擬機(jī)放置在相互靠近的位置，比如同一個(gè)機(jī)架下。為此，云數(shù)據(jù)中心經(jīng)常進(jìn)行虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)部署調(diào)整，即數(shù)據(jù)中心管理員通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控物理機(jī)的資源利用情況，在合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行虛擬機(jī)重新部署，將當(dāng)前的物理機(jī)與虛擬機(jī)映射關(guān)系，通過虛擬機(jī)熱遷移，轉(zhuǎn)換為另一種物理機(jī)與虛擬機(jī)的映射關(guān)系，以此來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡或者減少通信時(shí)延的目的。虛擬機(jī)熱遷移通常會(huì)消耗額外物理機(jī)資源，并帶來應(yīng)用性能損失，并行遷移能實(shí)現(xiàn)快速遷移，減少潛在風(fēng)險(xiǎn)。在選擇虛擬機(jī)進(jìn)行并行遷移時(shí)需要滿足一些資源約束，比如目的物理機(jī)可能不能容納待遷移虛擬機(jī)的虛擬機(jī)，直到其遷移出部分需要遷移的虛擬機(jī)之后。這就表明虛擬機(jī)遷移之間存在一定的依賴關(guān)系，有些遷移任務(wù)需要在另一些遷移任務(wù)完成之前完成。另外虛擬機(jī)遷移可能形成環(huán)路，比如多個(gè)不同租戶的虛擬機(jī)進(jìn)行聚集操作以減小通信時(shí)延時(shí)，可能發(fā)生物理機(jī)交換虛擬機(jī)的情況，當(dāng)虛擬機(jī)遷移形成環(huán)路時(shí)，形成環(huán)路有可能形成遷移死鎖，需要將部分虛擬機(jī)遷移到臨時(shí)物理機(jī)節(jié)點(diǎn)，以打破環(huán)路。現(xiàn)有的虛擬機(jī)并行遷移方法沒有考慮遷移任務(wù)相互依賴以及遷移死鎖的問題。本發(fā)明采用類似于拓?fù)渑判虻姆椒ǎ诮鉀Q上述兩個(gè)問題的同時(shí)，虛擬機(jī)熱遷移是不斷在兩臺(tái)物理機(jī)之間迭代復(fù)制內(nèi)存的過程，可用帶寬與遷移時(shí)間是指數(shù)關(guān)系，為保證虛擬機(jī)快速遷移，本發(fā)明規(guī)定在同一臺(tái)物理機(jī)上，一次用最大帶寬只遷移一臺(tái)虛擬機(jī)，以降低資源競(jìng)爭(zhēng)，縮短遷移時(shí)間。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)未考慮遷移任務(wù)相互依賴以及遷移死鎖的問題，本發(fā)明提出一種基于虛擬機(jī)熱遷移的物理機(jī)與虛擬機(jī)映射轉(zhuǎn)換方法，能有效地實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)并行遷移，減少遷移時(shí)間。技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中的基于虛擬機(jī)熱遷移的物理機(jī)與虛擬機(jī)映射轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：(1)確定數(shù)據(jù)中心中每臺(tái)物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合；(2)依次遍歷數(shù)據(jù)中心中的物理機(jī)，根據(jù)每臺(tái)物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合以及虛擬機(jī)并行遷移原則選擇待遷移的虛擬機(jī)；(3)將待遷移的虛擬機(jī)遷移至相應(yīng)的目的物理機(jī)，并更新相應(yīng)物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合；(4)步驟(2)和步驟(3)作為一次迭代過程，一次迭代結(jié)束后，判斷所有虛擬機(jī)是否都遷移完畢，否則重復(fù)執(zhí)行步驟(2)和步驟(3)的迭代過程，直到虛擬機(jī)遷移完畢。其中，步驟(2)中根據(jù)每臺(tái)物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合以及虛擬機(jī)并行遷移原則選擇待遷移的虛擬機(jī)，具體為：若該物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合為空集，待遷入虛擬機(jī)集合不為空集，則選擇該物理機(jī)的待遷入虛擬機(jī)集合中任意一臺(tái)虛擬機(jī)作為待遷移的虛擬機(jī)；若該物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合都不為空集，且該物理機(jī)能同時(shí)容納待遷出集合中的所有虛擬機(jī)以及待遷入集合中的部分虛擬機(jī)，則選擇待遷入虛擬機(jī)集合中能被該物理機(jī)容納的任意一臺(tái)虛擬機(jī)作為待遷移的虛擬機(jī)；同時(shí)，對(duì)于某一物理機(jī)中待遷入虛擬機(jī)集合里的虛擬機(jī)，只有滿足所述虛擬機(jī)并行遷移原則才能作為待遷移的虛擬機(jī)，具體為：1)若該虛擬機(jī)所要遷入的物理機(jī)在本次迭代中具有足夠資源容納該虛擬機(jī)；2)在本次迭代過程中，除了遷移該虛擬機(jī)，該虛擬機(jī)所要遷出的物理機(jī)不具有其他遷移任務(wù)。進(jìn)一步地，步驟(2)還包括：若在本次迭代中沒有選擇出待遷移的虛擬機(jī)，則隨機(jī)一臺(tái)虛擬機(jī)作為臨時(shí)遷移虛擬機(jī)。針對(duì)上述情況，相應(yīng)地，步驟(3)還包括：對(duì)于臨時(shí)遷移虛擬機(jī)，將該虛擬機(jī)先遷往預(yù)設(shè)的臨時(shí)物理機(jī)，對(duì)于其他虛擬機(jī)，則繼續(xù)執(zhí)行步驟(4)，待其他虛擬機(jī)遷移完畢后，再將該臨時(shí)虛擬機(jī)遷移至其目的物理機(jī)。有益效果：本發(fā)明中基于虛擬機(jī)熱遷移的物理機(jī)與虛擬機(jī)映射轉(zhuǎn)換方法，首先根據(jù)數(shù)據(jù)中心每臺(tái)物理機(jī)的待遷入和待遷出虛擬機(jī)集合逐次選擇一組符合并行條件的虛擬機(jī)，然后并行地遷移所選擇的虛擬機(jī)，進(jìn)一步，若在一次迭代過程中沒有符合并行條件的虛擬機(jī)，則遷移執(zhí)行模塊隨機(jī)選擇一臺(tái)待遷移虛擬機(jī)并遷移至臨時(shí)物理機(jī)節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明方法能夠減少遷移時(shí)間，相對(duì)于依次順序遷移，并行遷移能有效減少虛擬機(jī)遷移時(shí)間，提高虛擬機(jī)整合效率；能夠解決虛擬機(jī)遷移之間任務(wù)依賴以及遷移環(huán)路問題，使并行遷移順利進(jìn)行；方便簡(jiǎn)單，僅需要知道當(dāng)前映射信息和目標(biāo)映射信息就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，不需要監(jiān)控額外的資源利用信息，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有效，便于實(shí)施。附圖說明圖1是本發(fā)明中基于虛擬機(jī)熱遷移的物理機(jī)與虛擬機(jī)映射轉(zhuǎn)換方法的應(yīng)用場(chǎng)景圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)施列對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成限定。如圖1所示的場(chǎng)景中，云數(shù)據(jù)中心中，一臺(tái)物理機(jī)包含多個(gè)虛擬機(jī)，物理機(jī)與虛擬機(jī)之間存在映射關(guān)系，如虛擬機(jī)遷移之前，原物理機(jī)a與虛擬機(jī)A、B之間存在映射關(guān)系，原物理機(jī)b與虛擬機(jī)C、D之間存在映射關(guān)系，虛擬機(jī)遷移之后，原物理機(jī)a與虛擬機(jī)A、C之間存在映射關(guān)系，原物理機(jī)b與虛擬機(jī)B、D之間存在映射關(guān)系。本發(fā)明中基于虛擬機(jī)熱遷移的物理機(jī)與虛擬機(jī)映射轉(zhuǎn)換方法，應(yīng)用于該場(chǎng)景，用于完成虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)部署，主要包括并行虛擬機(jī)的選擇和遷移執(zhí)行兩部分，具體包括以下步驟：(1)確定數(shù)據(jù)中心中每臺(tái)物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合；(2)依次遍歷數(shù)據(jù)中心中的物理機(jī)，根據(jù)每臺(tái)物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合以及虛擬機(jī)并行遷移原則選擇待遷移的虛擬機(jī)；(3)將待遷移的虛擬機(jī)遷移至相應(yīng)的目的物理機(jī)，并更新相應(yīng)物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合；(4)步驟(2)和步驟(3)作為一次迭代過程，一次迭代結(jié)束后，判斷所有虛擬機(jī)是否都遷移完畢，否則重復(fù)執(zhí)行步驟(2)和步驟(3)的迭代過程，直到虛擬機(jī)遷移完畢。對(duì)于某一臺(tái)物理機(jī)，步驟(2)中選擇待遷移的虛擬機(jī)，具體為：若該物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合為空集，待遷入虛擬機(jī)集合不為空集，則選擇該物理機(jī)的待遷入虛擬機(jī)集合中任意一臺(tái)虛擬機(jī)作為待遷移的虛擬機(jī)；若該物理機(jī)的待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合都不為空集，且該物理機(jī)能同時(shí)容納待遷出集合的所有虛擬機(jī)，以及待遷入集合中的部分虛擬機(jī)，則選擇待遷入虛擬機(jī)集合中能被該(目的)物理機(jī)容納的任意一臺(tái)虛擬機(jī)作為待遷移的虛擬機(jī)。選擇虛擬機(jī)時(shí)要保證目的物理機(jī)此時(shí)能容納此物理機(jī)，同時(shí)要避免遷移引起資源競(jìng)爭(zhēng)，降低遷移效率。因此，在每次迭代中選擇待遷移的虛擬機(jī)時(shí)，需要考慮并行遷移，虛擬機(jī)需要滿足的并行遷移條件為：1)在本次迭代中，待遷移的虛擬機(jī)所要遷入的目的物理機(jī)有足夠資源容納此虛擬機(jī)；2)在本次迭代過程中，除了遷移該待遷移的虛擬機(jī)，該待遷移的虛擬機(jī)所要遷出的物理機(jī)不具有其他遷移任務(wù)。即：在一次迭代過程中，一臺(tái)物理機(jī)至多有一臺(tái)虛擬機(jī)在執(zhí)行遷入或者遷出操作，若此虛擬機(jī)所在的物理機(jī)已經(jīng)有遷移任務(wù)，則不能選擇此虛擬機(jī)。如果沒有滿足上述條件的待遷移的虛擬機(jī)，則發(fā)生了死鎖，即由于物理機(jī)資源限制，虛擬機(jī)不能相互遷移(并行遷移)，物理機(jī)需要遷移出部分虛擬機(jī)才能容納待遷入的虛擬機(jī)，此時(shí)可以任意選擇一臺(tái)虛擬機(jī)作為臨時(shí)遷移虛擬機(jī)，準(zhǔn)備將其遷入臨時(shí)物理機(jī)，對(duì)其他虛擬機(jī)先按照迭代步驟，選擇出每次迭代中待遷移的虛擬機(jī)，并進(jìn)行并行遷移，等這些其他虛擬機(jī)遷移完畢后，再將臨時(shí)遷移虛擬機(jī)遷移到其目的物理機(jī)。比如物理機(jī)PM1想要虛擬機(jī)VM1到PM2，PM2想要遷移VM2到PM1，但是PM1和PM2均不能同時(shí)容納VM1和VM2，這時(shí)候就需要將VM1或者VM2遷移到臨時(shí)節(jié)點(diǎn)。若將VM1遷移至臨時(shí)物理機(jī)節(jié)點(diǎn)，可以通過先將VM2從PM2遷移至PM1，然后將VM1從臨時(shí)物理機(jī)節(jié)點(diǎn)遷移到PM2的方式來完成遷移工作。下面通過一個(gè)例子來說明選擇并行虛擬機(jī)的過程，假設(shè)數(shù)據(jù)中心每臺(tái)物理機(jī)的待遷入虛擬機(jī)和待遷出虛擬機(jī)如下表1所示，并且假設(shè)由于資源限制物理機(jī)PM1至PM5最多同時(shí)容納VM1至VM6中的兩臺(tái)虛擬機(jī)，遍歷順序?yàn)閺腜M1到PM5。表1數(shù)據(jù)中心每臺(tái)物理機(jī)的待遷入虛擬機(jī)集合和待遷出虛擬機(jī)集合物理機(jī)待遷出虛擬機(jī)待遷入虛擬機(jī)PM1VM1VM2VM3PM2VM3VM1PM3VM4VM6VM2PM4VM5VM4PM5VM5VM6第一次迭代：依次遍歷物理機(jī)PM1至物理機(jī)PM5，根據(jù)表1中各物理機(jī)中待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合，獲取此次迭代可以遷移的虛擬機(jī)。物理機(jī)PM1中待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，但物理機(jī)PM1可以同時(shí)容納遷出集合的所有虛擬機(jī)，但不能再容納遷入集合中的任意一臺(tái)虛擬機(jī)(PM1上以及有兩臺(tái)虛擬機(jī))，對(duì)于虛擬機(jī)VM3，所要遷入的物理機(jī)PM1中沒有足夠的空間容納虛擬機(jī)VM3，則虛擬機(jī)VM3不能被作為待遷移的虛擬機(jī)；物理機(jī)PM2待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，且可以同時(shí)容納虛擬機(jī)VM3和VM1，則可以選擇虛擬機(jī)VM1作為待遷移的虛擬機(jī)；物理機(jī)PM3中待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，但物理機(jī)PM3不能同時(shí)容納遷出集合的所有虛擬機(jī)，以及遷入集合中的任意一臺(tái)虛擬機(jī)，物理機(jī)PM3中沒有足夠的空間容納虛擬機(jī)VM2，則虛擬機(jī)VM2不能被作為待遷移的虛擬機(jī)；物理機(jī)PM4待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，且可以同時(shí)容納虛擬機(jī)VM5和VM4，則可以選擇虛擬機(jī)VM4作為待遷移的虛擬機(jī)；對(duì)于虛擬機(jī)VM5和VM6，所要遷入的物理機(jī)PM5中待遷出虛擬機(jī)集合為空集，待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，則可以選擇VM5或VM6作為待遷移的虛擬機(jī)，但是虛擬機(jī)VM5所在的物理機(jī)PM4已經(jīng)有其他遷移任務(wù)(遷入虛擬機(jī)VM4)，以及虛擬機(jī)VM6所在的物理機(jī)PM3已經(jīng)有遷移任務(wù)(遷出虛擬機(jī)VM4)，則不能選擇虛擬機(jī)VM5和VM6。因此，在遍歷完數(shù)據(jù)中心中的所有物理機(jī)后，可以確定本次迭代中作為并行遷移的虛擬機(jī)為VM1和VM4，完成遷移后，更新待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合，如表2所示。表2第一次遷移后待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合物理機(jī)待遷出虛擬機(jī)待遷入虛擬機(jī)PM1VM2VM3PM2VM3PM3VM6VM2PM4VM5PM5VM5VM6第二次迭代：依次遍歷物理機(jī)PM1至物理機(jī)PM5，根據(jù)表2所示的各物理機(jī)中待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合，獲取此次迭代可以遷移的虛擬機(jī)。物理機(jī)PM1中待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，且物理機(jī)PM1可以同時(shí)容納遷入集合和遷出集合中的所有虛擬機(jī)，則可以選擇虛擬機(jī)VM3作為待遷移的虛擬機(jī)；物理機(jī)PM2沒有遷入的虛擬機(jī)；物理機(jī)PM3待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，且可以同時(shí)容納虛擬機(jī)VM6和VM2，但由于遍歷物理機(jī)PM1時(shí)已經(jīng)選擇VM3作為待遷移虛擬機(jī)，因此虛擬機(jī)VM2在物理機(jī)PM1已經(jīng)存在遷移任務(wù)，物理機(jī)PM1在一次迭代過程中最多只能進(jìn)行一項(xiàng)遷移任務(wù)，所以此時(shí)放棄選擇VM2為待遷移虛擬機(jī)；物理機(jī)PM4沒有遷入的虛擬機(jī)；物理機(jī)PM5中待遷出虛擬機(jī)集合為空集，待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，則可以選擇VM5或VM6作為并行遷移的虛擬機(jī)。因此，可以并行遷移的組合有：VM3和VM5，VM3和VM6。在遍歷完數(shù)據(jù)中心中的所有物理機(jī)后，假設(shè)本次迭代中作為并行遷移的虛擬機(jī)為VM3和VM5，完成遷移后，更新待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合，如表3所示。表3第二次遷移后待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合物理機(jī)待遷出虛擬機(jī)待遷入虛擬機(jī)PM1VM2PM2PM3VM6VM2PM4PM5VM6第三次迭代：依次遍歷物理機(jī)PM1至物理機(jī)PM5，根據(jù)表3所示的各物理機(jī)中待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合，物理機(jī)PM1、PM2不存在待遷入虛擬機(jī)；物理機(jī)PM3待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，且可以同時(shí)容納虛擬機(jī)VM6和VM2，則可以選擇虛擬機(jī)VM2作為待遷移的虛擬機(jī)；物理機(jī)PM4不存在待遷入虛擬機(jī)；物理機(jī)PM5中待遷出虛擬機(jī)集合為空集，待遷入虛擬機(jī)集合均不為空集，但是由于在遍歷PM3時(shí)將VM2作為待遷移虛擬機(jī)，物理機(jī)PM3在一次迭代過程中只能有一項(xiàng)遷移任務(wù)，因此放棄選擇VM6。因此，本次迭代中選擇VM2作為待遷移的虛擬機(jī)，完成遷移后，更新待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合，如表4所示。表4第三次遷移后待遷出虛擬機(jī)集合和待遷入虛擬機(jī)集合物理機(jī)待遷出虛擬機(jī)待遷入虛擬機(jī)PM1PM2PM3VM6PM4PM5VM6第四次迭代：依次遍歷物理機(jī)PM1至物理機(jī)PM5，選擇虛擬機(jī)VM6作為待遷移虛擬機(jī)。當(dāng)前第1頁1 2 3