CN102662723A

CN102662723A - 一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法

Info

Publication number: CN102662723A
Application number: CN2012100499059A
Authority: CN
Inventors: 陆月明; 邹超
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明涉及一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法，该方法由虚拟机内存页面传送模块、虚拟机内存脏页面监控模块、虚拟机内存迁移决策模块三部分组成，该方法通过页面迁移传送速度的可协商与停机时间阈值的计算和设置两个核心点实现虚拟机内存从源服务器迁移到目的服务器上，在某个脏页面重传过程中有可能实现真正意义上的虚拟机在线迁移。

Description

一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法

技术领域

本发明涉及一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法，该方法应用于基于云计算的网络操作系统，属于计算机科学与技术领域。

背景技术

目前云计算技术已开始支撑搜索引擎、网络化应用等，云计算不仅能降低信息化成本，加快信息化进程，更好地服务社会，促进先进计算和存储应用的普及和发展。而云计算的绝大部分技术集成到了网络操作系统中。

虚拟机迁移是云计算中的一项关键技术，虚拟机迁移就是保持虚拟机运行的同时，把它从一个计算机(源计算机)迁移到另一个计算机(目标计算机)并在目标计算机上面恢复虚拟机运行的技术。利用虚拟机迁移技术，可以实现服务器的在线维护、在线升级扩容、动态负载均衡。

虚拟机迁移包括内存迁移、外存储迁移、处理器迁移等，其中内存迁移最复杂，迁移时间也较长，虚拟机内存迁移是虚拟机迁移中一项主要任务。动态变化虚拟机内存从源计算机迁移到目标计算机上有两种方法，一种是虚拟机停机迁移，即源计算机停止虚拟机的执行，把虚拟机的内存拷贝到目标计算机上，这种方法需要在一定的时间段内停止向外提供服务；另外一种是虚拟机迁移，是目前云计算中常用的迁移方法，即不停止向外提供服务的情况下，把虚拟机的内存从源计算机拷贝到目标计算机上。

云计算在国际上也是最近几年兴起的技术方向，其中有些关键技术还在探讨中，虚拟机迁移是云计算中的一项关键技术，国际上有CLARK算法、固定带宽内存动态迁移等，但虚拟机内存动态迁移的方法还不够完善和实用。本发明提出一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法，该方法在规定的停机时间阈值下实现虚拟机内存迁移。

发明内容

针对背景技术所述，本发明的目的在于提出一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法。

本发明采用以下技术方案来实现：

本发明一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法主要由虚拟机内存页面传送模块、虚拟机内存脏页面监控模块、虚拟机内存迁移决策模块3部分组成，在虚拟机内存迁移过程中涉及的源和目的服务器中都有这三部分，图1显示了3个组成部分和相互之间的关系。

(1)虚拟机内存页面传送模块(TM，Transportation Module)：该模块是基于云计算技术的网络操作系统中内存迁移功能的一个组件，完成虚拟机内存从源服务器迁移到目标服务器中。

(2)虚拟机内存脏页面监控模块(MM，Monitor Module)：该模块是基于云计算技术的网络操作系统中内存迁移功能的一个组件，完成虚拟机内存页面传送中脏页面的监控、脏页面数量计算等任务。

(3)虚拟机内存迁移决策模块(DM，Decision Module)：该模块是基于云计算技术的网络操作系统中内存迁移功能的一个组件，完成虚拟机内存页面传送速度计算、停机时间的计算、整个虚拟机内存迁移的过程管理等工作，是虚拟机内存迁移的核心智能模块。

基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法具体实现方法包括以下5个步骤：它们是DM进行虚拟机内存迁移通信协商、DM进行虚拟机停机时间阈值确定、TM执行虚拟机内存传送、MM执行虚拟机内存脏页面监控、DM进行虚拟机内存脏页面重传判断；图2显示了5个步骤的流程图。

(1)DM进行虚拟机内存迁移通信协商：当源服务器的DM接受虚拟机内存迁移请求指令后，源服务器的DM通过IP网络和目标服务器的DM进行控制信息通信并协商，协商的内容包括：(a)协商虚拟机内存迁移的方法；(b)根据双方的网络带宽的大小、网络拥塞程度、双方互相通信的吞吐量、双方处理器的负载，协商虚拟机内存迁移的传送速度为vt。

(2)DM进行虚拟机停机时间阈值确定：源服务器的DM根据步骤(1)中协商好的虚拟机内存迁移传送速度vt临时确定一个最小虚拟机停机时间阈值为td。根据临时确定的阈值td，计算出td时间内能够传送的页面数为td*vt.本发明的核心点在于确定td，而确定td是有条件的，设在时间ta内，有pd个页次变脏，那么取vt＞(pd/ta)，可使用该方法。

(3)TM执行虚拟机内存传送：源服务器的DM指示虚拟机内存页面传送模块TM采用vt作为虚拟机传送速度和目标服务器的TM进行虚拟机内存的传送，传送的虚拟机内存页面数为tp(i)(其中i为第i次重传)。

(4)MM执行虚拟机内存脏页面监控：在传送的过程中，源服务器的虚拟机内存脏页面监控模块MM对传送周期内的虚拟机内存页面进行监视，在传送期间虚拟机内存发生变化的页面(称谓“脏页面”)在下一个传送周期内要重传，MM对传送期间的脏页面进行计算为dp(i)(其中i为第i次重传)，作为下次重传的页面数，脏页面和重传页面数的关系为：

(a)初始脏页面dp(0)＝tp(0)＝总虚拟机内存脏页面数；

(b)第一重传的页面数为监视到脏页面数，即tp(1)＝dp(1)，以此类推，tp(2)＝dp(2)，…，tp(n)＝dp(n)。

(c)当监视到脏页面数为dp(i)＝0时，停止执行虚拟机内存页面的重传，完成了虚拟机内存迁移。

(5)DM进行虚拟机内存脏页面重传判断：源服务器的DM和服务器内的TM和MM两个模块进行交流，获取了脏页面数dp(i)，然后进行决策：

(d)当dp(i)＞vt*td时，设置tp(i)＝dp(i)，并进入步骤(3)。

(e)当dp(i)＜＝vt*td时，DM停止源服务器的虚拟机执行，设置tp(i)＝dp(i)，进入步骤(3)。

附图说明

图1虚拟机内存迁移模块组织示意图；

图2虚拟机内存迁移步骤示意图；

图3虚拟机和内存迁移实例图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例也仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了说明基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法，这里给出了如图3所示的一个虚拟机和内存迁移实例，目前在源服务器(59.64.11.100)上有一个虚拟机(虚拟机A)，内存(内存A)有100个页面，该虚拟机由于生存性、服务器停机等原因需要迁移到目的服务器(59.64.11.101)上，形成虚拟机A’和内存A’。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.针对虚拟机内存迁移中基于预拷贝页面次数条件、预拷贝页面数扩大停止条件、预拷贝页面阈值方法等方法都无法达到理想结果的情况下，本专利：一种基于停机时间阈值的虚拟机内存迁移方法，该方法通过页面迁移传送速度的可协商与虚拟机停机时间阈值的计算和设置两个核心点实现虚拟机内存从源服务器迁移到目的服务器上，可实现真正意义上的虚拟机在线迁移。其特点在于：

1)虚拟机页面迁移传送速度的可协商机制。根据页面变脏的速度，当源服务器的接受虚拟机内存迁移请求指令后，源服务器的通过IP网络和目标服务器的DM进行控制信息通信并协商，协商的内容包括(a)协商虚拟机内存迁移的方法；(b)根据双方的网络带宽的大小、网络拥塞程度、双方互相通信的吞吐量、双方处理器的负载，协商虚拟机内存迁移的传送速度。

2)虚拟机停机时间阈值的计算和设置特点。源服务器的协商好的虚拟机内存迁移传送速度，确定一个最小虚拟机停机时间阈值，根据确定的阈值，计算出时间内能够传送的页面数。