CN105740074B - 一种基于云计算的虚拟机负载均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云计算的虚拟机负载均衡方法，其包括以下步骤：监控源物理主机的运行状态，判断其是否处于负载超荷状态；当源物理主机处于负载超荷状态时，根据虚拟机筛选机制选出其上待迁移的虚拟机；根据目的物理主机筛选机制选出能够作为虚拟机迁移目标的目的物理主机；将待迁移的虚拟机从源物理主机迁移到目的物理主机上。本发明的虚拟机负载均衡方法支持多种策略的灵活配置与组合，通过实时监控各物理主机的CPU、内存使用率，将负载超过阈值的物理主机上合适的虚拟机自动在线迁移到负载较轻的物理主机上，从而避免了因物理主机负载过重导致虚拟机性能下降的问题。
Description
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，尤其涉及一种基于云计算的虚拟机负载均衡方法。
背景技术
云计算是一种新兴的共享基础架构的方法，它的核心思想是将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。云计算的底层需要虚拟化技术支持。通过虚拟化技术，云计算可以实现对资源的灵活以及高效的使用，从而为用户提供优质的服务。
云计算环境中的虚拟机运行在物理主机上，只有将虚拟机部署在合适的物理主机上，并根据物理主机的资源使用情况对其上的虚拟机资源进行调度，才能保证资源的合理利用，避免因物理主机负载过重导致虚拟机性能下降的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种基于云计算的虚拟机负载均衡方法，通过该方法系统能够自动地将负载过重的物理主机上的虚拟机通过在线迁移的方式迁移到负载较轻的物理主机上。
本发明提出的一种基于云计算的虚拟机负载均衡方法，包括以下步骤：
状态判断步骤，监控源物理主机的运行状态，判断其是否处于负载超荷状态；
迁移触发步骤，当源物理主机处于负载超荷状态时，根据虚拟机筛选机制选出其上待迁移的虚拟机；
目标选择步骤，根据目的物理主机筛选机制选出能够作为虚拟机迁移目标的目的物理主机；
在线迁移步骤，将待迁移的虚拟机从源物理主机迁移到目的物理主机上。
根据本发明的实施例，在上述状态判断步骤中，当源物理主机的内存使用率和/或规定时长内CPU平均使用率超过预定阈值时，判断其处于负载超荷状态。
根据本发明的实施例，在上述迁移触发步骤中，所述虚拟机筛选机制为：
1)从源物理主机上选出开启了负载均衡功能并且正在运行的虚拟机；
2)若源物理主机只有内存使用率超过阈值，则对步骤1)选出的虚拟机按照其实际内存使用情况进行排序；
若源物理主机只有规定时长内CPU平均使用率超过阈值，则对步骤1)选出的虚拟机按照其实际CPU使用情况进行排序；
若源物理主机内存使用率和规定时长内CPU平均使用率同时超过阈值，则对步骤1)选出的虚拟机按照其实际内存和CPU使用情况进行排序；
3)选取排序后的第一位虚拟机作为待迁移的虚拟机。
根据本发明的实施例，可以按照实际使用内存和/或CPU从小到大或从大到小进行排序。
根据本发明的实施例，在上述目标选择步骤中，所述目的物理主机筛选机制为：
1)选出开启了负载均衡功能并且内存使用率和规定时长内CPU平均使用率均未超过预定阈值的物理主机；
2)从步骤1)所选的物理主机中选出可用资源满足待迁移的虚拟机的要求的物理主机；
3)对步骤2)所选的物理主机按照待迁移的虚拟机在创建时设置的自动部署机制进行排序；
4)选取排序后的第一位物理主机作为虚拟机迁移目标的目的物理主机。
根据本发明的实施例，上述可用资源包括可用内存和可用CPU。
根据本发明的实施例，上述按照自动部署机制进行排序是指以下任意一种情况：
1)虚拟机稀疏型，按照部署的虚拟机数量从少到多对物理主机进行排序；
2)虚拟机密集型，按照部署的虚拟机数量从多到少对物理主机进行排序；
3)CPU敏感型，按照可用CPU从多到少对物理主机进行排序；
4)内存敏感型，按照可用内存从多到少对物理主机进行排序。
根据本发明的实施例，上述虚拟机负载均衡方法还包括：
迁移记录步骤，记录虚拟机迁移的相关信息，包括迁移的虚拟机的名称、源物理主机、目的物理主机、迁移触发原因。
根据本发明的实施例，上述虚拟机负载均衡方法中，只在同一主机资源池中的物理主机之间进行虚拟机的迁移。
根据本发明的实施例，上述虚拟机负载均衡方法中可以开启指定物理主机和指定虚拟机的负载均衡功能，使得只在指定的物理主机之间完成指定虚拟机的迁移。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
1、本专利的虚拟机负载均衡方法支持多种策略的灵活配置与组合，实时监控各物理主机的CPU、内存使用率，将负载超过阈值的物理主机上合适的虚拟机自动地在线迁移到负载较轻的物理主机上，从而在不影响虚拟机正常运行的情况下实现虚拟机负载均衡，能够保证物理资源的合理利用，有效避免了因物理主机负载过重导致虚拟机性能下降的问题。
2、本发明可以根据实际需求单独设置物理主机和虚拟机的负载均衡开关，灵活地配置主机状态判断策略，设置内存使用率阈值和CPU使用率阈值，设置物理主机作为源主机、目的主机的组合配置，灵活地配置负载过重主机上迁出虚拟机的选择策略，设置虚拟机排序方式，灵活地配置迁移虚拟机的目的主机的选择策略，可以根据虚拟机自动部署策略对目的主机进行排序，满足用户各种不同的需求。
3、本发明可以通过管理平台查看到所有虚拟机负载均衡迁移的记录，包括迁移虚拟机名称、源主机、目的主机、迁移触发项等信息。
4、本发明还可以将主机划分在不同的主机资源池，当负载均衡发生时，虚拟机只能迁移到同一主机资源池中符合要求的主机上，从而使得虚拟机在限定的主机间进行迁移。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的虚拟机迁移的示意图；
图2是根据本发明的虚拟机负载均衡方法的步骤流程图；
图3是根据本发明第一实施例的虚拟机迁移的工作流程图；
图4是根据本发明第二实施例的虚拟机迁移的工作流程图。
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，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
如图1和图2所示，本发明提出的基于云计算的虚拟机负载均衡方法主要包括判断主机状态、选择迁移虚拟机、选择目的主机、自动完成在线迁移操作四大步骤。其中，虚拟机负载均衡支持多种策略的灵活配置与组合，包括：负载均衡开关设置、源主机状态判断策略配置、迁出虚拟机选择策略配置、目的主机选择策略配置。
1、负载均衡开关的灵活设置
负载均衡开关设置包括主机负载均衡开关设置和虚拟机负载均衡开关设置。可以设置成开启和关闭两种状态。只有当设置了负载均衡开启功能的主机负载过重时，才能触发负载均衡功能，当负载均衡功能触发时，只有该主机上设置了负载均衡开启功能的虚拟机才能够根据策略在线迁移到其他主机上。
2、主机状态判断策略的灵活配置
在本发明中，对主机状态的判断主要考虑两个因素：内存使用率和指定时长内CPU平均使用率。当任何一个因素的值超过预设的阈值时，就认为此主机负载过重，此时将尝试从该主机上迁出虚拟机。
例如，可以为每个主机单独设置内存使用率阈值和5分钟CPU平均使用率阈值，两项阈值设置的范围为50％～100％，默认为80％。
此外，该主机可以作为源主机和/或目的主机，包括以下四种情况：
(1)该主机不作为负载均衡的源主机，也不作为目的主机；
(2)该主机作为负载均衡的源主机，但不作为目的主机；
(3)该主机不作为负载均衡的源主机，但作为目的主机；
(4)该主机作为负载均衡的源主机，也作为目的主机。
在主机作为源主机的情况下，当该主机的内存使用率或5分钟CPU平均使用率任何一项超过对应的阈值时，即可触发负载均衡功能。
在主机作为目的主机的情况下，当其他作为源主机的主机负载过重时，负载均衡功能才会根据策略将虚拟机在线迁移到该主机上。
3、迁出虚拟机选择策略的灵活配置
当主机被认定为负载过重时，对该主机上可迁出的虚拟机进行筛选，去除不符合要求的虚拟机；然后，对符合要求的虚拟机根据策略进行排序，进而找出最合适的迁出虚拟机。具体如下：
虚拟机筛选：
需要满足以下条件：
(1)虚拟机开启了负载均衡功能。
(2)虚拟机的状态为正在运行。
虚拟机排序：
(1)如果源主机只有内存使用率超过阈值，则对该主机上筛选后的虚拟机根据虚拟机实际使用的内存大小进行排序。
(2)如果源主机只有5分钟CPU平均使用率超过阈值，则对该主机上筛选后的虚拟机根据虚拟机实际CPU使用情况进行排序。
(3)如果源主机内存使用率和5分钟CPU平均使用率同时超过阈值，则对该主机上筛选后的虚拟机同时根据虚拟机实际使用的内存和CPU进行排序。
虚拟机使用的内存或CPU的排序可从大到小排，也可从小到大排，用户根据其实际需要进行配置选择。排序后，选择第一个虚拟机作为待迁出的虚拟机。
4、目的主机选择策略的灵活配置
当待迁移的虚拟机确定后，需要为虚拟机寻找合适的目的主机。负载均衡功能对目的主机的选择策略与该虚拟机创建时设置的自动部署策略一致。
首先，对主机进行筛选，去除不符合要求的主机；然后，对符合要求的主机根据待迁移虚拟机自身的要求进行排序，进而找出最合适的目的主机。具体如下：
主机筛选：
需要满足以下条件：
(1)主机开启了负载均衡功能，并作为目的主机。
(2)主机的负载较轻，内存使用率和5分钟CPU平均使用率均没有超过对应的阈值。
(3)主机的可用内存、可用CPU等资源符合待迁移虚拟机的资源配置要求。
主机排序：
根据虚拟机创建时设置的自动部署策略，采用不同的排序策略：
(1)虚拟机稀疏型：按照部署的虚拟机数量从少到多进行排序。
(2)虚拟机密集型：按照部署的虚拟机数量从多到少进行排序。
(3)CPU敏感型：按照可用CPU从多到少进行排序。
(4)内存敏感型：按照可用内存从多到少进行排序。
主机排序后，将第一个主机作为迁移的目的主机。
5、记录显示虚拟机负载均衡的相关信息。
登录管理平台，可查看到所有虚拟机负载均衡的迁移记录的相关信息，每条记录可以包括：迁移虚拟机名称、源主机、目的主机、迁移触发项(即迁移触发原因)等。
此外，还可以要求虚拟机在限定的主机之间进行迁移。例如，源主机和目的主机均隶属于同一主机资源池中，使得当负载均衡发生时，虚拟机只能迁移到同一主机资源池中符合要求的主机上。
还可以通过负载均衡开关实现以下定向迁移。例如，开启指定物理主机和指定虚拟机的负载均衡功能，使得只在指定的物理主机之间完成指定虚拟机的迁移。
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
第一实施例
图3显示了当源主机的内存使用率超过了预设阈值时虚拟机从源主机迁移到目的主机的过程。
前提条件：云计算环境中存在多台主机，主机开启了负载均衡功能，所有主机同时作为源主机和目的主机。主机上的虚拟机开启了负载均衡功能，虚拟机状态为正在运行，虚拟机创建时设置的自动部署策略为虚拟机稀疏型。系统设置的虚拟机排序策略为内存使用最大和CPU使用最大。
当其中一台主机的内存使用率超过了内存使用率阈值时，负载均衡功能流程如下图所示：
当系统监测到某主机内存使用率超过其内存使用率阈值时，系统选择待迁移的虚拟机，然后选择目的主机，最后将待迁移虚拟机在线迁移到目的主机上。
首先，查看该主机上的所有虚拟机，筛选出开启负载均衡且状态为正在运行的虚拟机。由于主机是内存超过阈值且系统设置的虚拟机排序策略为内存使用最大，所以对筛选后的虚拟机按照使用内存从大到小进行排序。选择使用内存最大的虚拟机作为待迁移虚拟机。
其次，获取待迁移虚拟机创建时的自动部署策略和该虚拟机对内存、CPU等资源的需求。筛选出开启负载均衡、作为目的主机、负载较轻，且可用资源能够满足待迁移虚拟机需求的主机。由于待迁移虚拟机创建时设置的自动部署策略为虚拟机稀疏型，所以对筛选后的主机根据其上部署的虚拟机数量从少到多进行排序。选择部署虚拟机数量最少的主机作为迁移的目的主机。
最后，将待迁移的虚拟机在线迁移到目的主机上。管理平台界面上增加一条虚拟机负载均衡迁移记录。
第二实施例
图4显示了当源主机的指定时长内的CPU平均使用率超过了预设阈值时虚拟机从源主机迁移到目的主机的过程。
前提条件：云计算环境中存在多台主机，主机开启了负载均衡功能，所有主机同时作为源主机和目的主机。主机上的虚拟机开启了负载均衡功能，虚拟机状态为正在运行，虚拟机创建时设置的自动部署策略为CPU敏感型。系统设置的虚拟机排序策略为内存使用最小和CPU使用最小。
当其中一台主机的5分钟CPU平均使用率超过了CPU使用率阈值时，负载均衡功能流程如下图所示：
当系统监测到某主机5分钟CPU平均使用率超过其CPU使用率阈值时，系统选择待迁移的虚拟机，然后选择目的主机，最后将待迁移虚拟机在线迁移到目的主机上。
首先，查看该主机上的所有虚拟机，筛选出开启负载均衡且状态为正在运行的虚拟机。由于主机是5分钟CPU平均使用率超过阈值且系统设置的虚拟机排序策略为CPU使用最小，所以对筛选后的虚拟机按照使用CPU从小到大进行排序。选择使用CPU最小的虚拟机作为待迁移虚拟机。
其次，获取待迁移虚拟机创建时的自动部署策略和该虚拟机对内存、CPU等资源的需求。筛选出开启负载均衡、作为目的主机、负载较轻，且可用资源能够满足待迁移虚拟机需求的主机。由于待迁移虚拟机创建时设置的自动部署策略为CPU敏感型，所以对筛选后的主机根据可用CPU从多到少进行排序。选择可用CPU最多的主机作为迁移的目的主机。
最后，将待迁移的虚拟机在线迁移到目的主机上。管理平台界面上增加一条虚拟机负载均衡迁移记录。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于云计算的虚拟机负载均衡方法，包括以下步骤：
状态判断步骤，监控源物理主机的运行状态，判断其是否处于负载超荷状态；
迁移触发步骤，当源物理主机处于负载超荷状态时，根据虚拟机筛选机制选出其上待迁移的虚拟机；
目标选择步骤，根据目的物理主机筛选机制选出能够作为虚拟机迁移目标的目的物理主机；以及
在线迁移步骤，将待迁移的虚拟机从源物理主机迁移到目的物理主机上；
其中，每个物理主机单独设置有内存使用率阈值和规定时长内CPU平均使用率阈值，且每个物理主机可以作为源物理主机和/或目的物理主机，包括：
该物理主机不作为负载均衡的源物理主机，也不作为目的物理主机；
该物理主机作为负载均衡的源物理主机，但不作为目的物理主机；
该物理主机不作为负载均衡的源物理主机，但作为目的物理主机；
该物理主机作为负载均衡的源物理主机，也作为目的物理主机。
2.如权利要求1所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于：
在状态判断步骤中，当源物理主机的内存使用率和/或规定时长内CPU平均使用率超过预定阈值时，判断其处于负载超荷状态。
3.如权利要求2所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于，在迁移触发步骤中，所述虚拟机筛选机制为：
1)从源物理主机上选出开启了负载均衡功能并且正在运行的虚拟机；
2)若源物理主机只有内存使用率超过阈值，则对步骤1)选出的虚拟机按照其实际内存使用情况进行排序；
若源物理主机只有规定时长内CPU平均使用率超过阈值，则对步骤1)选出的虚拟机按照其实际CPU使用情况进行排序；
若源物理主机内存使用率和规定时长内CPU平均使用率同时超过阈值，则对步骤1)选出的虚拟机按照其实际内存和CPU使用情况进行排序；
3)选取排序后的第一位虚拟机作为待迁移的虚拟机。
4.如权利要求3所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于，
按照实际使用内存和/或CPU从小到大或从大到小进行排序。
5.如权利要求3所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于，在目标选择步骤中，所述目的物理主机筛选机制为：
1)选出开启了负载均衡功能并且内存使用率和规定时长内CPU平均使用率均未超过预定阈值的物理主机；
2)从步骤1)所选的物理主机中选出可用资源满足待迁移的虚拟机的要求的物理主机；
3)对步骤2)所选的物理主机按照待迁移的虚拟机在创建时设置的自动部署机制进行排序；
4)选取排序后的第一位物理主机作为虚拟机迁移目标的目的物理主机。
6.如权利要求5所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于：
所述可用资源包括可用内存和可用CPU。
7.如权利要求5所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于，按照自动部署机制进行排序是指以下任意一种情况：
1)虚拟机稀疏型，按照部署的虚拟机数量从少到多对物理主机进行排序；
2)虚拟机密集型，按照部署的虚拟机数量从多到少对物理主机进行排序；
3)CPU敏感型，按照可用CPU从多到少对物理主机进行排序；
4)内存敏感型，按照可用内存从多到少对物理主机进行排序。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于，还包括：
迁移记录步骤，记录虚拟机迁移的相关信息，包括迁移的虚拟机的名称、源物理主机、目的物理主机、迁移触发原因。
9.如权利要求1至7中任意一项所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于：
只在同一主机资源池中的物理主机之间进行虚拟机的迁移。
10.如权利要求1至7中任意一项所述的虚拟机负载均衡方法，其特征在于：
开启指定物理主机和指定虚拟机的负载均衡功能，使得只在指定的物理主机之间完成指定虚拟机的迁移。
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