CN103414769B - 虚拟机热迁移的方法及物理机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种虚拟机热迁移的方法及物理机，所述方法包括：在虚拟机的热迁移中，源物理机比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页；如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页。本发明提供的技术方案具有降低网络流量，减少传输成本的优点。

Description

虚拟机热迁移的方法及物理机

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种虚拟机热迁移的方法及物理机。

背景技术

当前，云计算技术已经开始走进我们的生活，作为云计算核心技术的虚拟化和虚拟机的相关技术也在满足人们各行各业的需求，虚拟机热迁移是虚拟机维护管理和可靠性保证的关键技术，已成为对虚拟机日常和故障时有效管理的关键功能。虚拟机热迁移是指要将正在运行的虚拟机，在对业务中断时间和系统性能损失尽量小的目标下，将其从源物理机迁移到目标物理机，在虚拟机热迁移的应用技术中，通过多次循环迭代的方式拷贝虚拟机的页面内存信息是制约虚拟机热迁移效率的主要瓶颈。

现有的虚拟机热迁移的运行原理如图1所示，系统从源物理机拷贝所有页面到目标物理机，然后对于拷贝过或正在拷贝的内存区域，如果物理机对拷贝过或正在拷贝的内存区域有新的内存写操作，则标记该写操作对应页面为脏页，拷贝脏页，如果在拷贝或传输过程中不断的出现脏页，则采用迭代拷贝的方法不断的拷贝脏页，在最后一个周期内，源物理机暂停虚拟机，拷贝最后一轮脏页和虚拟机状态到目标物理机，然后关掉源物理机的虚拟机，启动目标物理机的虚拟机运行，从而实现了虚拟机从源物理机到目标物理机的热迁移。

现有的虚拟机运行的许多应用程序只会修改部分页面中的内容，因此，现有的以页面为单位的拷贝方式将会重复传输页面中未修改的大部分页面，造成网络流量的上升，并且也会导致物理机的中央处理器（Central Processing Unit，CPU）资源消耗大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟机热迁移的方法，旨在解决现有技术网络流量的上升，CPU资源消耗大的问题。

第一方面，提供一种虚拟机热迁移的方法，所述方法包括：

在虚拟机的热迁移中，源物理机比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；

如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页；

如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页。

结合第一方面提供的一种虚拟机热迁移的方法，在第一方面的第一种可选方案中，所述脏字节传输方式的传输成本包括：脏字节识别的中央处理器CPU消耗、脏字节传输的CPU消耗和脏字节传输带宽的CPU消耗中至少一项；所述页面传输方式的传输成本包括：页面传输的CPU消耗和页面传输带宽的CPU消耗中至少一项。

结合第一方面提供的一种虚拟机热迁移的方法，在第一方面的第二种可选方案中，所述使用脏字节传输方式传输脏页包括:

使用页面比较方法识别脏页中的脏字节，将所述脏页中所有脏字节信息汇聚成脏字节流包，发送所述脏字节流包；

所述脏字节信息包括：偏移量和脏字节的数值；

所述偏移量用于指示所述脏字节相对所述脏页中首个字节的偏移位置；所述脏字节的数值用于指示所述偏移位置对应的数值。

结合第一方面提供的一种虚拟机热迁移的方法、第一方面的第一种可选方案或第一方面的第二种可选方案，在第一方面的第三种可选方案中，所述脏页的判断方法包括：

统计页面的修改次数，如所述页面的修改次数超过热页面阈值，确定所述页面为热页面，并将热页面缓存；

在虚拟机的热迁移的迭代拷贝过程如发现页面为热页面，则直接确定为脏页。

第二方面，提供一种虚拟机热迁移的方法，所述方法包括：

目标物理机接收源物理机传输的脏页；

如所述脏页使用脏字节传输方式传输，则目标物理机采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面；

如所述脏页使用页面传输方式传输，则目标物理机采用所述脏页替换所述脏页对应的页面。

结合第二方面提供的一种目标物理机的接收方法，在第二方面的第一种可选方案中，所述目标物理机采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面具体包括：

目标物理机获取脏页中的脏字节流包；

目标物理机解析所述脏字节流包，获取所述脏字节流包中的脏字节信息；

目标物理机提取所述脏字节信息内的偏移量和脏字节的数值，使用所述脏字节的数值替换页面中所述偏移量所对应的字节。

第三方面，提供一种物理机，所述物理机包括：

比较单元，在虚拟机的热迁移中，比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；

脏字节传输单元，如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页；

页面传输单元，如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页。

结合第三方面提供的一种物理机，在第三方面的第一种可选方案中，所述脏字节传输方式的传输成本包括：脏字节识别的中央处理器CPU消耗、脏字节传输的CPU消耗和脏字节传输带宽的CPU消耗中至少一项；

所述页面传输方式的传输成本包括：页面传输的CPU消耗和页面传输带宽的CPU消耗中至少一项。

结合第三方面提供的一种物理机，在第三方面的第二种可选方案中，所述脏字节传输单元具体用于使用页面比较方法识别脏页中的脏字节，将脏页中所有脏字节信息汇聚成脏字节流包，发送所述脏字节流包；所述脏字节信息包括：偏移量和脏字节的数值；所述偏移量用于指示目标物理机获取所述脏字节相对所述偏移量对应的脏页中首个字节的偏移位置；所述脏字节的数值用于指示目标物理机替换所述偏移位置对应的数值。

结合第三方面提供的一种物理机、结合第三方面的第一种可选方案或结合第三方面的第二种可选方案，在第三方面的第三种可选方案中，所述源物理机还包括：

热页面单元，用于统计页面的修改次数，如所述页面的修改次数超过热页面阈值，确定所述页面为热页面，并将热页面缓存；在虚拟机的热迁移的迭代拷贝过程如发现页面为热页面，则直接确定为脏页。

第四方面，提供一种物理机，所述物理机包括：

接收单元，用于接收源物理机传输的脏页；

字节替换单元，用于如所述脏页使用脏字节传输方式传输，则采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面；

脏页替换单元，用于如所述脏页使用页面传输方式传输，则采用所述脏页替换所述脏页对应的页面。

结合第四方面提供的一种物理机，在第四方面的第一种可选方案中，所述字节替换单元具体包括：

流包模块，用于获取脏页中的脏字节流包；

解析模块，用于解析所述脏字节流包，获取所述脏字节流包中的脏字节信息；

提取替换模块，用于提取所述脏字节信息内的偏移量和脏字节的数值，使用所述脏字节的数值替换页面中所述偏移量所对应的字节。

在本发明的技术方案均是采用最小传输成本的方式来传输，所以其能够降低网络流量，减少CPU消耗的优点。

附图说明

图1是现有技术提供的虚拟机热迁移的运行原理图；

图2是本发明具体实施方式提供的一种虚拟机热迁移的方法的流程图；

图3是本发明具体实施方式提供的一种目标物理机的接收方法的流程图；

图4是本发明提供的物理机（源）的结构图；

图5是本发明提供的物理机（目标）的结构图；

图6是本发明提供的物理机（源）的硬件结构图；

图7是本发明提供的物理机（目标）的硬件结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明具体实施方式的技术方案将虚拟机内存信息从源物理机传送到目标物理机。在此基础上，本发明具体实施方式提供了基于脏字节的虚拟机热迁移的方法，该方法传送实际修改的内存字节，降低了对传输网络带宽的需求，降低网络流量。

本发明具体实施方式提供的一种虚拟机热迁移的方法，该方法由源物理机完成，上述源物理机有多种表现形式，例如计算机，服务器等设备，该方法如图2所示，包括：

S201、在虚拟机的热迁移中，源物理机比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；

S202、如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页；

S203、如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页。

本发明具体实施方式提供的方法均是采用最小传输成本的方式来传输，所以其能够降低网络流量，减少CPU消耗的优点。

上述脏字节传输方式的传输成本包括：脏字节识别的CPU消耗、脏字节传输的CPU消耗和脏字节传输带宽的CPU消耗中至少一项。上述脏字节具体可以为，脏页中已经发生修改的字节。

上述CPU消耗的计算方法可以采用操作系统中自带的CPU消耗的计算方法来实现。

上述页面传输方式的传输成本包括：页面传输的CPU消耗和页面传输带宽的CPU消耗中至少一项。

可选的，上述S202中使用脏字节流方式传输脏页的实现方法具体可以为：使用页面比较方法识别脏页中的脏字节，将脏页中所有脏字节信息汇聚成脏字节流包，发送该脏字节流包；所述脏字节信息包括：偏移量和脏字节的数值；所述偏移量用于指示目标物理机获取所述脏字节相对所述脏页中首个字节的偏移位置；所述脏字节的数值用于指示目标物理机替换所述偏移位置对应的数值。

可选的，多个脏字节流包之间可以设置特殊的标志位作为多个脏字节流包间的分隔符，当然在实际情况中，也可以采用其他的方式来分隔多个脏字节流包。另外，上述包头标识位可以用于识别脏字节流包；上述脏页的标识和识别方式可以通过常用的页面标识和识别方式来实现，本发明并不局限脏页的识别方式。

可选的，上述脏字节流包的形成方式具体可以为：

获取脏字节以及起始脏字节在脏页中的偏移量，将脏字节信息使用<偏移量，数值>的方式记录，将脏字节和脏字节信息封装形成脏字节流包。

可选的，上述脏页的判断方法包括：

统计页面的修改次数，如所述页面的修改次数超过热页面阈值，确定所述页面为热页面，并将热页面缓存；

在虚拟机的热迁移的迭代拷贝过程如发现页面为热页面，则直接确定为脏页。

采用此种方式来判断脏页，可以加快修改次数较多的页面的识别，因为修改比较多的页面识别成了热页面，这里默认其为脏页，所以当有页面被识别成热页面时，自动识别其为脏页，这样就不用每次都采用比对的方式来识别脏页，所以其具有减少识别脏页的CPU开销的优点。

本发明具体实施方式提供一种虚拟机热迁移的方法，该方法如图3所示，包括：

301、目标物理机接收源物理机传输的脏页；

302、如所述脏页使用脏字节传输方式传输，则目标物理机采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面；

303、如所述脏页使用页面传输方式传输，则目标物理机采用所述脏页替换所述脏页对应的页面。

需要说明的是，上述302、302属于并列的关系，其并没有逻辑上的先后顺序。

可选的，上述302的实现方法具体可以包括：

目标物理机获取脏页中的脏字节流包；

目标物理机解析所述脏字节流包，获取所述脏字节流包中的脏字节信息；

目标物理机提取所述脏字节信息内的偏移量和脏字节的数值，使用所述脏字节的数值替换页面中所述偏移量所对应的字节。

本发明提供一种物理机，该物理机400如图4所示，包括：

比较单元401，在虚拟机的热迁移中，比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；

脏字节传输单元402，如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页；

页面传输单元403，如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页；

所述脏字节传输方式的传输成本包括：脏字节识别的CPU消耗、脏字节传输的CPU消耗和脏字节传输带宽的CPU消耗。上述脏字节具体可以为，脏页中已经发生修改的字节；

所述页面传输方式的传输成本包括：页面传输的CPU消耗和页面传输带宽的CPU消耗。

可选的，上述脏字节传输单元402具体用于使用页面比较方法识别脏页中的脏字节，将脏页中所有脏字节信息汇聚成脏字节流包，发送该脏字节流包；所述脏字节信息包括：偏移量和脏字节的数值；所述偏移量用于指示目标物理机获取所述脏字节相对该偏移量对应的脏页中首个字节的偏移位置；所述脏字节的数值用于指示目标物理机替换所述偏移位置对应的数值。

可选的，上述虚拟机还可以包括：

热页面单元405，用于统计页面的修改次数，如所述页面的修改次数超过热页面阈值，确定所述页面为热页面，并将热页面缓存；在虚拟机的热迁移的迭代拷贝过程如发现页面为热页面，则直接确定为脏页

本发明具体实施方式还提供一种目标物理机，该物理机500如图5所示，包括：

接收单元501，用于接收源物理机传输的脏页；

字节替换单元502，用于如所述脏页使用脏字节传输方式传输，则采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面；

脏页替换单元503，用于如所述脏页使用页面传输方式传输，则采用所述脏页替换所述脏页对应的页面。

可选的，上述字节替换单元502具体包括：

流包模块5021，用于获取脏页中的脏字节流包；

解析模块5022，用于解析所述脏字节流包，获取所述脏字节流包中的脏字节信息；

提取替换模块5023，用于提取所述脏字节信息内的偏移量和脏字节的数值，使用所述脏字节的数值替换页面中所述偏移量所对应的字节。

本发明具体实施方式还提供一种物理机，该物理机如图6所示，包括：处理器601、存储器602、通信接口603和总线604。

处理器601、存储器602、通信接口603通过总线604相互连接；总线604可以是工业标准架构体系（Industry Standard Architecture，ISA）总线或外围组件互联（英文：Peripheral Component Interconnect，简称：PCI）总线等。

上述的处理器601可以是通用处理器，包括中央处理器（英文：centralprocessing unit，简称CPU）等。

存储器602，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令，该程序用于指示处理器601发出计算机操作指令。存储器602可能包含高速随机存储器（英文：random-access memory，简称：RAM）存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。

处理器601，用于在虚拟机的热迁移中，比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页；如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页。

可选的，上述脏字节传输方式的传输成本包括：脏字节识别的中央处理器CPU消耗、脏字节传输的CPU消耗和脏字节传输带宽的CPU消耗中至少一项，所述脏字节具体为：脏页中已经发生修改的字节；

所述页面传输方式的传输成本包括：页面传输的CPU消耗和页面传输带宽的CPU消耗中至少一项。

可选的，处理器601具体用于使用页面比较方法识别脏页中的脏字节，将脏页中所有脏字节信息汇聚成脏字节流包，发送所述脏字节流包；所述脏字节信息包括：偏移量和脏字节的数值；所述偏移量用于指示目标物理机获取所述脏字节相对所述偏移量对应的脏页中首个字节的偏移位置；所述脏字节的数值用于指示目标物理机替换所述偏移位置对应的数值。

可选的，处理器601具体用于统计页面的修改次数，如所述页面的修改次数超过热页面阈值，确定所述页面为热页面，并将热页面缓存；在虚拟机的热迁移的迭代拷贝过程如发现页面为热页面，则直接确定为脏页。

本发明具体实施方式还提供一种物理机，该物理机700如图7所示，包括：处理器701、存储器702、通信接口703和总线704。

处理器701、存储器702、通信接口703通过总线704相互连接；总线704可以是工业标准架构体系（Industry Standard Architecture，ISA）总线或外围组件互联（英文：Peripheral Component Interconnect，简称：PCI）总线等。

上述的处理器701可以是通用处理器，包括中央处理器（英文：centralprocessing unit，简称CPU）等。

存储器702，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令，该程序用于指示处理器701发出计算机操作指令。存储器702可能包含高速随机存储器（英文：random-access memory，简称：RAM）存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。

通信接口703，用于接收源物理机传输的脏页；

处理器701，用于如所述脏页使用脏字节传输方式传输，则采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面；如所述脏页使用页面传输方式传输，则采用所述脏页替换所述脏页对应的页面。

可选的，处理器701具体用于，获取脏页中的脏字节流包；解析所述脏字节流包，获取所述脏字节流包中的脏字节信息；提取所述脏字节信息内的偏移量和脏字节的数值，使用所述脏字节的数值替换页面中所述偏移量所对应的字节。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种虚拟机热迁移的方法，其特征在于，所述方法包括：

在虚拟机的热迁移中，源物理机比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；

如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页，其中脏字节包括脏页中已经发生修改的字节；

如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页；

所述使用脏字节传输方式传输脏页包括:

使用页面比较方法识别脏页中的脏字节，将所述脏页中所有脏字节信息汇聚成脏字节流包，发送所述脏字节流包；

所述脏字节信息包括：偏移量和脏字节的数值；

所述偏移量用于指示所述脏字节相对所述脏页中首个字节的偏移位置；所述脏字节的数值用于指示所述偏移位置对应的数值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脏页的判断方法包括：

统计页面的修改次数，如所述页面的修改次数超过热页面阈值，确定所述页面为热页面，并将热页面缓存；

在虚拟机的热迁移的迭代拷贝过程如发现页面为热页面，则直接确定为脏页。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，

所述脏字节传输方式的传输成本包括：脏字节识别的中央处理器CPU消耗、脏字节传输的CPU消耗和脏字节传输带宽的CPU消耗中至少一项；

所述页面传输方式的传输成本包括：页面传输的CPU消耗和页面传输带宽的CPU消耗中至少一项。

4.一种虚拟机热迁移的方法，其特征在于，所述方法包括：

目标物理机接收源物理机传输的脏页；

如所述脏页使用脏字节传输方式传输，则目标物理机采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面；

如所述脏页使用页面传输方式传输，则目标物理机采用所述脏页替换所述脏页对应的页面；

所述目标物理机采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面具体包括：

目标物理机获取脏页中的脏字节流包；

目标物理机解析所述脏字节流包，获取所述脏字节流包中的脏字节信息；

目标物理机提取所述脏字节信息内的偏移量和脏字节的数值，使用所述脏字节的数值替换页面中所述偏移量所对应的字节。

5.一种物理机，其特征在于，所述物理机包括：

比较单元，在虚拟机的热迁移中，比较脏字节传输方式和页面传输方式的传输成本；

脏字节传输单元，如脏字节传输方式的传输成本低于页面传输方式的传输成本，则使用脏字节传输方式传输脏页，其中脏字节包括脏页中已经发生修改的字节；

页面传输单元，如页面传输方式的传输成本低于脏字节传输方式的传输成本，则使用页面传输方式传输脏页

所述脏字节传输单元具体用于使用页面比较方法识别脏页中的脏字节，将脏页中所有脏字节信息汇聚成脏字节流包，发送所述脏字节流包；所述脏字节信息包括：偏移量和脏字节的数值；所述偏移量用于指示目标物理机获取所述脏字节相对所述脏页中首个字节的偏移位置；所述脏字节的数值用于指示目标物理机替换所述偏移位置对应的数值。

6.根据权利要求5所述的物理机，其特征在于，所述物理机还包括：

热页面单元，用于统计页面的修改次数，如所述页面的修改次数超过热页面阈值，确定所述页面为热页面，并将热页面缓存；在虚拟机的热迁移的迭代拷贝过程如发现页面为热页面，则直接确定为脏页。

7.根据权利要求5-6任一项所述的物理机，其特征在于，

所述脏字节传输方式的传输成本包括：脏字节识别的中央处理器CPU消耗、脏字节传输的CPU消耗和脏字节传输带宽的CPU消耗中至少一项；

所述页面传输方式的传输成本包括：页面传输的CPU消耗和页面传输带宽的CPU消耗中至少一项。

8.一种物理机，其特征在于，所述物理机包括：

接收单元，用于接收源物理机传输的脏页；

字节替换单元，用于如所述脏页使用脏字节传输方式传输，则采用脏字节替换方式替换所述脏页对应的页面；

脏页替换单元，用于如所述脏页使用页面传输方式传输，则采用所述脏页替换所述脏页对应的页面；

所述字节替换单元具体包括：

流包模块，用于获取脏页中的脏字节流包；

解析模块，用于解析所述脏字节流包，获取所述脏字节流包中的脏字节信息；

提取替换模块，用于提取所述脏字节信息内的偏移量和脏字节的数值，使用所述脏字节的数值替换页面中所述偏移量所对应的字节。