CN108964949A - 虚拟机迁移方法、sdn控制器及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟机迁移方法、SDN控制器及计算机可读存储介质，属于通讯技术领域。本发明实施例中方法包括：SDN控制器向SDN网络中的第一服务器下发迁移第一虚拟机的指令，以使得第一服务器迁移第一虚拟机的物理资源信息到第二服务器；在第一虚拟机的物理资源信息迁移到第二服务器完成后，SDN控制器向第一交换机和第二交换机发送迁移完成指令，以使得第一交换机根据指令在本地删除第一虚拟机的流表项，第二交换机在本地添加第一虚拟机的流表项；SDN控制器通知SDN网络的设备更新网络策略。本发明实施例提高了虚拟机迁移的网络配置的速度，间接提升了虚拟机迁移的效率。

Description

虚拟机迁移方法、SDN控制器及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种虚拟机迁移方法、SDN控制器及计算机可读存储介质。
背景技术
随着云计算的兴起，越来越多的公司与个人开始使用云服务提供商提供的各种服务，如Amazon Web Services(AWS)提供的网站与网站托管服务等。这些服务无一例外都部署在云计算数据中心的服务器上。云计算数据中心带动了整个数据中心资源虚拟化技术的发展。出于节省管理资金维护费用、简化系统维护管理、提高系统负载均衡、优化系统电源管理的目的，并考虑到用户需求以及数据中心管理的需要，不可避免地出现了虚拟机迁移的问题。
虚拟机迁移需要将磁盘文件、内存等从一台服务器拷贝到另一条服务器，为了使数据包转发到新的位置，还需要更新网络策略。因此可以这两个方面来进行优化，改善迁移性能。首先是从服务器的角度，如优化决定何时停止预拷贝阶段的算法、通过压缩消除了数据传输的冗余；其次是基于网络的优化，如优化网络更新步骤以减少服务中断时间。
然而，此前大多数的研究只关注于基于服务器的优化，忽视了基于网络的优化的潜力。其原因是在传统网络框架下，对路由的控制以及网络策略的更新分布在每个单独的转发设备上，这使得基于网络的优化很困难。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种虚拟机迁移方法、SDN控制器及计算机可读存储介质，以解决目前虚拟机迁移时，基于网络优化的较为困难的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种虚拟机迁移方法，该方法应用于SDN网络中，所述SDN网络中包括SDN控制器、多个服务器、多个虚拟机以及多个交换机，其中，虚拟机与交换机相连接，所述多个交换机均与SDN控制器相连接，所述方法包括：
所述SDN控制器向所述SDN网络中的第一服务器下发迁移第一虚拟机的指令，所述指令中包括所述第一虚拟机迁移的第二服务器地址信息，以使得所述第一服务器迁移所述第一虚拟机的物理资源信息到所述第二服务器，所述第一虚拟机为所述第一服务器中的虚拟机；
在所述第一虚拟机的物理资源信息迁移到所述第二服务器完成后，所述SDN控制器向所述第一交换机和第二交换机发送迁移完成指令，以使得所述第一交换机根据所述指令在本地删除所述第一虚拟机的流表项，所述第二交换机在本地添加所述第一虚拟机的流表项，其中，所述第一服务器与所述第一交换机连接，所述第二服务器连接所述第二交换机；
所述SDN控制器通知所述SDN网络的设备更新网络策略。
进一步的，所述SDN控制器通知所述SDN网络的设备更新网络策略的步骤，包括：
所述SDN控制器确定网络对端与所述第一服务器之间通讯数据链路中的第一交换机集合；
所述SDN控制器通知所述第一交换机集合中，除所述第一交换机外的交换机各自删除本地保存的所述第一虚拟机的流表项。
进一步的，所述SDN控制器通知所述SDN网络的设备更新网络策略的步骤，包括：
所述SDN控制器确定网络对端与所述第二服务器之间通讯数据链路中的第二交换机集合；
所述SDN控制器通知所述第二交换机结合中，除所述第二交换机外的交换机各自在本地添加所述第一虚拟机的流表项。
进一步的，所述第一虚拟机的流表项中包括匹配字段项、优先级项、计数器项、指令项、超时项以及Cookie项。
第二方面，本发明提供一种SDN控制器，所述SDN控制器包括处理器和收发器；
所述收发器用于向所述SDN网络中的第一服务器下发迁移第一虚拟机的指令，所述指令中包括所述第一虚拟机迁移的第二服务器地址信息，以使得所述第一服务器迁移所述第一虚拟机的物理资源信息到所述第二服务器，所述第一虚拟机为所述第一服务器中的虚拟机；
在所述第一虚拟机的物理资源信息迁移到所述第二服务器完成后，所述收发器还用于向所述第一交换机和第二交换机发送迁移完成指令，以使得所述第一交换机根据所述指令在本地删除所述第一虚拟机的流表项，所述第二交换机在本地添加所述第一虚拟机的流表项，其中，所述第一服务器与所述第一交换机连接，所述第二服务器连接所述第二交换机；
所述处理器用于通过所述收发器通知所述SDN网络的设备更新网络策略。
进一步的，所述处理器具体用于确定网络对端与所述第一服务器之间通讯数据链路中的第一交换机集合；
所述收发器具体用于通知所述第一交换机集合中，除所述第一交换机外的交换机各自删除本地保存的所述第一虚拟机的流表项。
进一步的，所述处理器具体用于确定网络对端与所述第二服务器之间通讯数据链路中的第二交换机集合；
所述收发器具体用于通知所述第二交换机结合中，除所述第二交换机外的交换机各自在本地添加所述第一虚拟机的流表项。
进一步的，所述第一虚拟机的流表项中包括匹配字段项、优先级项、计数器项、指令项、超时项以及Cookie项。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一所述的方法。
本发明实施例中提供的一种虚拟机迁移方法、SDN控制器及计算机可读存储介质，设置虚拟机的服务器通过SDN网络连接通讯对端设备，由于SDN网络中，控制平面与数据平面分离，SDN控制器对SDN网络中的网络设备(如交换机)的集中控制，在待迁移的第一虚拟机的物理资源信息迁移到第二服务器完成后，通过SDN控制器可以迅速在对应的交换机中删除添加第一虚拟机的流表项，并在SDN网络的设备中集中迅速更新网络策略，提高了虚拟机迁移的网络配置的速度，间接提升了虚拟机迁移的效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的虚拟机迁移方法的一个实施例示意图；
图2为本发明实施例一提供的虚拟机迁移方法另一个优选实施例新增步骤示意图；
图3为本发明实施例一提供的虚拟机迁移方法另一个优选实施例新增步骤示意图；
图4为本发明实施例一提供的虚拟机迁移方法另一个优选实施例新增步骤示意图；
图5为本发明实施例一提供的虚拟机迁移的一个具体实施例中虚拟机迁移前网络架构示意图；
图6为本发明实施例一提供的虚拟机迁移的一个具体实施例中虚拟机迁移后网络架构示意图；
图7为本发明实施例一提供的SDN控制器的一个实施例示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例中所描述的SDN(Software-Defined Networking，软件定义网络)是由美国斯坦福大学Clean Slate研究组提出的一种新型网络创新架构。SDN架构将原本完全由交换机、路由器完成的数据包转发过程转化为由OpenFlow交换机、OpenFlow Switch和控制器Controller分别完成的独立过程，实现将网络设备控制平面与数据平面分离开来，同时具有可编程的特性，使底层基础设施被抽象为应用程序和网络服务，从而实现了网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
OpenFlow是首个SDN架构下定义的控制平面与数据平面之间的通信协议，构建SDN网络的基本要素。OpenFlow允许直接访问和操纵交换机、路由器等网络设备的转发平面。基于OpenFlow的SDN技术能够适应网络不断变化的业务需求，且显著降低运营和管理的复杂性。
在SDN架构中，控制平面与数据平面相分离，且控制器能够监测网络中所有的网络资源和接入设备，当网络发生改变时，如网络拓扑改变等，控制器可以迅速的识别出网络的变化，并自动灵活地调整网络策略。本发明实施例中将SDN架构应用在虚拟机迁移场景中。
如图1所示，为本发明实施例中网络架构示意图，图1中虚线表示SDN控制器与OpenFlow交换机、虚拟机之间的控制连接，用来传递SDN控制器与其他网络实体间的控制信息，实线表示OpenFlow交换机与虚拟机之间的数据连接，用来传递网络中的通信数据。图1中第一服务器中包括虚拟机1和虚拟机2，第二服务器中包括虚拟机3和虚拟机4，第一服务器中的虚拟机和第二服务器中的虚拟机均通过OpenFlow交换机与通讯对端设备进行通讯。
其中，SDN控制器通过南向接口协议实现对OpenFlow交换机的控制，如流表下发和删除等，解析OpenFlow交换机的行为并进行管理。除此之外，SDN控制器还向上层应用开发提供接口，即北向接口。开发者可以使用其提供的接口开发程序，使上层应用能够方便地调用底层的网络资源，实现对虚拟机迁移的管理。本发明实施例中控制器可以是ZENIC控制器。
OpenFlow交换机是SDN网络中的一种转发设备，支持OpenFlow协议，可以与支持OpenFlow协议的交换机相互连接，组成SDN网络。OpenFlow交换机负责简单高速的数据包转发。在传统网络设备中，交换机和路由器的数据包转发需要依赖设备中保存的二层MAC地址转发表或者三层IP地址路由表，而OpenFlow交换机的转发依据是流表项。
实施例一
请参阅图2，为本发明实施例一提供的虚拟机迁移方法的一个实施例示意图，该方法包括：该方法应用于SDN网络中，所述SDN网络中包括SDN控制器、多个服务器、多个虚拟机以及多个交换机，其中，虚拟机与交换机相连接，所述多个交换机均与SDN控制器相连接，该方法包括：
S201、SDN控制器向SDN网络中的第一服务器下发迁移第一虚拟机的指令。
其中，该指令中包括第一虚拟机迁移的第二服务器地址信息，以使得第一服务器迁移第一虚拟机的物理资源信息到第二服务器，第一虚拟机为第一服务器中的虚拟机。另外，本发明实施例中所描述的交换机为OpenFlow交换机。
S202、在第一虚拟机的物理资源信息迁移到所述第二服务器完成后，SDN控制器向第一交换机和第二交换机发送迁移完成指令，以使得第一交换机根据该指令在本地删除第一虚拟机的流表项，第二交换机在本地添加第一虚拟机的流表项。
其中，该第一服务器与所述第一交换机连接，该第二服务器连接所述第二交换机。
本发明实施例中，第一交换机在接收到SDN控制器发送的迁移完成指令时，即根据该指令在本地删除第一虚拟机的流表项，第二交换机在接收到SDN控制器发送的迁移完成指令时，即根据该指令在本地添加第一虚拟机的流表项。其中，该第一虚拟机的流表项中可以包括匹配字段项、优先级项、计数器项、指令项、超时项以及Cookie项。具体的，该第一虚拟机的流表项结构如下：
匹配字段 优先级 计数器 指令 超时 Cookie
其中，各个项含义如下：
匹配字段项：对数据包进行匹配。包括入口端口、数据包报头、由前一个流表指定的可选元数据。
优先级项：流表项的匹配次序。
计数器项：当数据包匹配时，更新计数器。
指令项：修改行动集或流水线处理。
超时项：最大时间计数或流表项有效时间。
Cookie项：由控制器选择的不透明数据值。控制器使用cookie过滤流统计数据、改变流表项、删除流表项，但在处理数据包时不使用。
S203、SDN控制器通知SDN网络的设备更新网络策略。
本发明实施例中提供的一种虚拟机迁移方法、SDN控制器及计算机可读存储介质，设置虚拟机的服务器通过SDN网络连接通讯对端设备，由于SDN网络中，控制平面与数据平面分离，SDN控制器对SDN网络中的网络设备(如交换机)的集中控制，在待迁移的第一虚拟机的物理资源信息迁移到第二服务器完成后，通过SDN控制器可以迅速在对应的交换机中删除添加第一虚拟机的流表项，并在SDN网络的设备中集中迅速更新网络策略，提高了虚拟机迁移的网络配置的速度，间接提升了虚拟机迁移的效率。
进一步的，请参阅图3，在本发明的一些优选实施例中，上述步骤S203具体可以包括：
S2031、SDN控制器确定网络对端与所述第一服务器之间通讯数据链路中的第一交换机集合；
由于SDN网络中包括数据链路和控制链路，控制链路为SDN网络中交换机与SDN控制器之间的链路，数据链路为通讯对端、交换机和服务器之间的链路。在通讯对端和服务器的通讯数据链路中，一般包括至少一个交换机。本发明实施例中，SDN控制器可以确定网络对端与第一服务器之间通讯数据链路中的第一交换机集合，该第一交换机集合即网络对端与第一服务器之间通讯数据链路中所有交换机的集合，该第一交换机集合中包括第一交换机。
S2032、SDN控制器通知第一交换机集合中，除第一交换机外的交换机各自删除本地保存的第一虚拟机的流表项。
这样第一交换机集合中的除第一交换机外的各个交换机在接收到该通知后，即各自删除本地保存的第一虚拟机的流表项，从而使得在第一虚拟机迁移出第一服务器后，网络对端与第一服务器之间通讯数据链路中，所有的第一虚拟机通讯信息得到清理。
进一步的，请参阅图4，在本发明的一些优选实施例中，上述步骤S203具体还可以包括：
S2033、SDN控制器确定网络对端与第二服务器之间通讯数据链路中的第二交换机集合；
同理，由于SDN网络中包括数据链路和控制链路，控制链路为SDN网络中交换机与SDN控制器之间的链路，数据链路为通讯对端、交换机和服务器之间的链路。在通讯对端和服务器的通讯数据链路中，一般包括至少一个交换机。本发明实施例中，SDN控制器可以确定网络对端与第二服务器之间通讯数据链路中的第二交换机集合，该第二交换机集合即网络对端与第二服务器之间通讯数据链路中所有交换机的集合，该第二交换机集合中包括该第二交换机。
S2034、SDN控制器通知第二交换机结合中，除第二交换机外的交换机各自在本地添加所述第一虚拟机的流表项。
这样第二交换机集合中的除第二交换机外的各个交换机在接收到该通知后，即各自在本地添加所述第一虚拟机的流表项，从而使得在第二虚拟机迁移到第二服务器后，网络对端与第二服务器之间通讯数据链路中，所有的第二虚拟机通讯信息得以重新建立更新，使第一虚拟机与通信对端的通信流量发送到第一虚拟机新的网络位置。
进一步的，在本发明的一些优选实施例中，第一虚拟机迁移到第二服务器后，第一虚拟机的网络地址可以修改，修改后的所述第一虚拟机的网络地址可以与所述第二服务器中已有的虚拟机网络地址不同，第一虚拟机的网络地址也可以不修改，仍保持之前的网络地址，由于虚拟机与服务器之间有个虚拟化层即hypervisor层，利用第一虚拟机之前的网络地址仍能保持正常的运行。
下面以一具体应用场景对上述虚拟机迁移方法进行举例描述，如图5所示，S1、S2、S3为OpenFlow交换机，虚拟机1、虚拟机2、虚拟机3是在第一服务器上创建的虚拟机，虚拟机4、虚拟机5、虚拟机6是在第二服务器上创建的虚拟机。ZENIC控制器是与S1、S2、S3连接的远程SDN控制器。图中虚线表示ZENIC控制器与OpenFlow交换机之间的控制连接，用来传递ZENIC控制器与OpenFlow交换机之间的控制信息。实线表示OpenFlow交换机与虚拟机之间以及OpenFlow交换机之间的数据连接，用来传递网络中的通信数据。如图6所示，位虚拟机3迁移到第二服务器后的示意图。
当虚拟机3发生迁移后，ZENIC控制器将S1、S2中关于虚拟机3的流表项删除，同时在S1、S3中添加新的关于虚拟机3的流表项，使虚拟机3与通信对端的通信流量发送到虚拟机3新的网络位置。
同时，虚拟机1、虚拟机2、虚拟机3同属于192.168.0.1网段，IP地址分别为192.168.0.2、192.168.0.3、192.168.0.4，虚拟机4、虚拟机5、虚拟机6同属于172.16.0.1网段，IP地址分别为172.16.0.2、172.16.0.3、172.16.0.4，通讯对端网络属于10.0.0.1网段，IP地址为10.0.0.2。OpenFlow交换机连接到远端的IP地址为10.108.100.195的ZENIC控制器上，6633为控制器的监听端口。
实施例二
请参阅图7，为本发明实施例二中SDN控制器的一个实施例示意图，该SDN控制器包括处理器701和收发器702；
所述收发器702用于向所述SDN网络中的第一服务器下发迁移第一虚拟机的指令，所述指令中包括所述第一虚拟机迁移的第二服务器地址信息，以使得所述第一服务器迁移所述第一虚拟机的物理资源信息到所述第二服务器，所述第一虚拟机为所述第一服务器中的虚拟机；
在所述第一虚拟机的物理资源信息迁移到所述第二服务器完成后，所述收发器702还用于向所述第一交换机和第二交换机发送迁移完成指令，以使得所述第一交换机根据所述指令在本地删除所述第一虚拟机的流表项，所述第二交换机在本地添加所述第一虚拟机的流表项，其中，所述第一服务器与所述第一交换机连接，所述第二服务器连接所述第二交换机；
所述处理器701用于通过所述收发器702通知所述SDN网络的设备更新网络策略。
进一步的，所述处理器701具体用于确定网络对端与所述第一服务器之间通讯数据链路中的第一交换机集合；
所述收发器702具体用于通知所述第一交换机集合中，除所述第一交换机外的交换机各自删除本地保存的所述第一虚拟机的流表项。
进一步的，所述处理器701具体用于确定网络对端与所述第二服务器之间通讯数据链路中的第二交换机集合；
所述收发器702具体用于通知所述第二交换机结合中，除所述第二交换机外的交换机各自在本地添加所述第一虚拟机的流表项。
进一步的，所述第一虚拟机的流表项中包括匹配字段项、优先级项、计数器项、指令项、超时项以及Cookie项。
实施例三
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述虚拟机迁移方法实施例中任一所述的方法实施例。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件来实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明，比如作为一个实施例的特征可用于另一实施例而得到又一实施例。凡在运用本发明的技术构思之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (8)

1.一种虚拟机迁移方法，其特征在于，应用于SDN软件定义网络中，所述SDN中包括SDN控制器、多个服务器、多个虚拟机以及多个交换机，其中，虚拟机与交换机相连接，所述多个交换机均与SDN控制器相连接，所述方法包括：
所述SDN控制器向所述SDN网络中的第一服务器下发迁移第一虚拟机的指令，所述指令中包括所述第一虚拟机迁移的第二服务器地址信息，以使得所述第一服务器迁移所述第一虚拟机的物理资源信息到所述第二服务器，所述第一虚拟机为所述第一服务器中的虚拟机；
在所述第一虚拟机的物理资源信息迁移到所述第二服务器完成后，所述SDN控制器向所述第一交换机和第二交换机发送迁移完成指令，以使得所述第一交换机根据所述指令在本地删除所述第一虚拟机的流表项，所述第二交换机在本地添加所述第一虚拟机的流表项，其中，所述第一服务器与所述第一交换机连接，所述第二服务器连接所述第二交换机；
所述SDN控制器通知所述SDN网络的设备更新网络策略。
2.据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器通知所述SDN网络的设备更新网络策略的步骤，包括：
所述SDN控制器确定网络对端与所述第一服务器之间通讯数据链路中的第一交换机集合；
所述SDN控制器通知所述第一交换机集合中，除所述第一交换机外的交换机各自删除本地保存的所述第一虚拟机的流表项。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SDN控制器通知所述SDN网络的设备更新网络策略的步骤，包括：
所述SDN控制器确定网络对端与所述第二服务器之间通讯数据链路中的第二交换机集合；
所述SDN控制器通知所述第二交换机结合中，除所述第二交换机外的交换机各自在本地添加所述第一虚拟机的流表项。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一虚拟机的流表项中包括匹配字段项、优先级项、计数器项、指令项、超时项以及Cookie项。
5.一种SDN控制器，其特征在于，所述SDN控制器包括处理器和收发器；0
所述收发器用于向所述SDN网络中的第一服务器下发迁移第一虚拟机的指令，所述指令中包括所述第一虚拟机迁移的第二服务器地址信息，以使得所述第一服务器迁移所述第一虚拟机的物理资源信息到所述第二服务器，所述第一虚拟机为所述第一服务器中的虚拟机；
在所述第一虚拟机的物理资源信息迁移到所述第二服务器完成后，所述收发器还用于向所述第一交换机和第二交换机发送迁移完成指令，以使得所述第一交换机根据所述指令在本地删除所述第一虚拟机的流表项，所述第二交换机在本地添加所述第一虚拟机的流表项，其中，所述第一服务器与所述第一交换机连接，所述第二服务器连接所述第二交换机；
所述处理器用于通过所述收发器通知所述SDN网络的设备更新网络策略。
6.根据权利要求6所述的SDN控制器，其特征在于，
所述处理器具体用于确定网络对端与所述第一服务器之间通讯数据链路中的第一交换机集合；
所述收发器具体用于通知所述第一交换机集合中，除所述第一交换机外的交换机各自删除本地保存的所述第一虚拟机的流表项。
7.根据权利要求6所述的SDN控制器，其特征在于，
所述处理器具体用于确定网络对端与所述第二服务器之间通讯数据链路中的第二交换机集合；
所述收发器具体用于通知所述第二交换机结合中，除所述第二交换机外的交换机各自在本地添加所述第一虚拟机的流表项。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一所述的方法。
CN201710356794.9A 2017-05-19 2017-05-19 虚拟机迁移方法、sdn控制器及计算机可读存储介质 Pending CN108964949A (zh)

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