CN109471703B - 一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法及装置 - Google Patents

一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法及装置，能够保证虚拟机数据的安全和服务器的负载均衡。所述方法包括：对虚拟机和服务器划分安全等级；根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上。本发明适用于虚拟机迁移操作。

Description

一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法及装置
技术领域
本发明涉及云计算和虚拟化技术领域，特别是指一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法及装置。
背景技术
随着大数据时代的到来，云计算作为一种重要的计算模式起到越来越重要的作用。云计算是通过互联网技术将庞大的计算、存储资源整合成一个计算资源池，从而使资源利用率达到最大化，并通过网络将计算资源以服务的形式提供给用户，使得用户可以避免在硬件设备上消耗太多的人力和物力。虚拟化技术是云计算的基石，通过虚拟化技术可以整合平台下的计算以及存储等物理资源。云计算下的虚拟化技术主要有服务器虚拟化、存储虚拟化、桌面虚拟化和应用虚拟化。
虚拟化技术通过虚拟机提供服务，虚拟机是独立、安全和高效的计算单元并且映射到相应的物理服务器上。虚拟化技术通过物理机和虚拟机之间映射的重定向实现虚拟机在多个物理机之间的动态迁移，动态地实现整个系统的负载均衡以及资源利用率的提高。
虚拟机迁移是指将虚拟机从一台物理服务器迁移到另外一台物理服务器，并在目的服务器上恢复之前虚拟机的运行。目前国内外大多数研究者都在进行虚拟机迁移效率方面的研究，对于虚拟机的安全问题研究则比较少。虚拟机存在以下两个风险：1)有较高安全要求的数据流向存在风险的服务器；2)若不同虚拟机长时间共存于一台服务器中，则有可能会出现恶意虚拟机窃取其他虚拟机数据的现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法及装置，能够保证虚拟机数据的安全和服务器的负载均衡。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法，包括：
对虚拟机和服务器划分安全等级；
根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；
判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；
其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上。
进一步地，所述迁移时机触发阈值表示为：
N＝Kt×Rtmax+Kc×Rcmax+Kb×Rbmax+Km×Rmmax
其中，N表示迁移时机触发阈值，Rtmax、Rcmax、Rmmax和Rbmax分别表示同一服务器上虚拟机共存时间阈值、CPU利用率上限、内存利用率上限和带宽利用率上限；Kt、Kc、Km和Kb分别表示虚拟机共存时间、CPU利用率、内存利用率和带宽利用率的权重值。
进一步地，虚拟机共存时间阈值Rtmax为不同类型虚拟机之间数据被成功窃取所需最短共存时间的平均值；
通过公式：VT≤I，确定同一服务器上虚拟机共存时间；
其中，V表示信息泄露速率，T表示虚拟机之间共存时间，I表示数据被成功窃取的最小数据量；当VT＝I时，T为该类型虚拟机数据被成功窃取时的最短共存时间。
进一步地，服务器安全等级越高，虚拟机共存时间阈值所占权重越大。
进一步地，所述在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上包括：
获取虚拟机共存时间超过虚拟机共存时间阈值的待迁移虚拟机，组成虚拟机集群；
确定虚拟机集群中每个待迁移虚拟机的共存时间超时率、虚拟机与服务器的相关度、虚拟机当前内存与可用带宽比、虚拟机资源利用率这四个虚拟机迁移指标的量化结果；
按照虚拟机迁移指标量化结果由低到高依次进行待迁移虚拟机的迁移，其中，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上。
进一步地，虚拟机迁移指标量化结果表示为：
Figure BDA0001896279720000031
其中，h表示虚拟机迁移指标量化结果，t为虚拟机共存时间超时率，表示虚拟机共存时间阈值与虚拟机实际共存时间的比例；r表示虚拟机与服务器的相关度；b表示虚拟机当前内存与可用带宽比；e表示虚拟机资源利用率。
进一步地，所述按照虚拟机迁移指标量化结果由低到高依次进行待迁移虚拟机的迁移，其中，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上包括：
获取安全等级不低于待迁移虚拟机自身安全等级的服务器，建立服务器集群；
确定服务器集群中每个服务器空闲资源总量；
待迁移虚拟机优先迁移到空闲资源总量最大的服务器上。
进一步地，所述空闲资源总量表示为：
Figure BDA0001896279720000032
其中，R表示空闲资源总量，Ai表示第i种资源所占权重，ri表示第i种资源剩余量，n表示每个服务器中资源种类的数目。
本发明实施例还提供一种基于云环境的虚拟机安全迁移装置，包括：
划分模块，用于对虚拟机和服务器划分安全等级；
确定模块，用于根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；
执行模块，用于判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；
其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，对虚拟机和服务器划分安全等级；根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上；这样，对服务器和虚拟机进行安全等级划分，在进行虚拟机迁移时虚拟机只可以迁移到不低于其安全等级的服务器上，从而防止高安全等级数据流向低安全等级的服务器，同时设置虚拟机迁移触发机制为阈值触发机制，能够有效防止恶意虚拟机窃取同服务器数据信息，又能够高效地进行虚拟机迁移，达到服务器的负载均衡。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于云环境的虚拟机安全迁移方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的自定义的服务器安全等级接口示意图；
图3为本发明实施例提供的虚拟机与服务器迁移对应关系示意图；
图4为本发明实施例提供的基于云环境的虚拟机安全迁移方法的详细流程示意图；
图5为本发明实施例提供的基于云环境的虚拟机安全迁移装置的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的基于云环境的虚拟机安全迁移方法，包括：
S101，对虚拟机和服务器划分安全等级；
S102，根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；
S103，判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；
其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上。
本发明实施例所述的基于云环境的虚拟机安全迁移方法，对虚拟机和服务器划分安全等级；根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上；这样，对服务器和虚拟机进行安全等级划分，在进行虚拟机迁移时虚拟机只可以迁移到不低于其安全等级的服务器上，从而防止高安全等级数据流向低安全等级的服务器，同时设置虚拟机迁移触发机制为阈值触发机制，能够有效防止恶意虚拟机窃取同服务器数据信息，又能够高效地进行虚拟机迁移，达到服务器的负载均衡。
本实施例所述的基于云环境的虚拟机安全迁移方法，通过对服务器和虚拟机设置安全等级，防止数据流向不安全平台，设置迁移时机触发阈值，防止恶意虚拟机窃取敏感数据。本实施例所述的基于云环境的虚拟机安全迁移方法主要可分为以下四步：
A1，服务器与虚拟机的安全等级划分；
基础设施提供方可以根据客户需求将虚拟机分为不同的安全等级，例如，将虚拟机分为三类：第一类，安全等级为低，在该类虚拟机中基本无敏感信息，安全标识为L；第二类，安全等级为中，在该类虚拟机中存在部分敏感数据，安全标识为M；第三类，安全等级为高，在该类虚拟机中存在大量敏感数据，安全标识为H。
与虚拟机对应，将服务器也分为三个安全等级：Lc、Mc和Hc，分别对应三个安全等级接口，客户根据自身需求，租用适合自身安全需求的虚拟机。
如图2所示，设置服务器安全等级接口，对不同安全等级的虚拟机添加标签。图3为虚拟机与服务器迁移对应示意图，在进行虚拟机迁移时，虚拟机可以迁移到不低于其安全等级的服务器，从而保证敏感数据不会流向低安全等级的平台，保证了数据的安全。例如，在进行虚拟机迁移时，L级虚拟机可以迁移到任意服务器上，M级虚拟机可以迁移到Mc和Hc级服务器上，H级虚拟机只可以迁移到Hc级服务器上。
A2，迁移时机选择；
如图4所示，对虚拟机迁移时机的选择，采用设置迁移时机触发阈值的方式进行，现有的大多数关于阈值的选择都是集中在CPU、带宽或内存的利用上限等作为指标，虽然能够确保负载均衡，却忽视了数据安全。因此，本实施例以安全为重要指标，加入一个虚拟机共存时间阈值。若同一台服务器的两台虚拟机共存时间超过虚拟机共存时间阈值，就存在着数据泄露的风险，设置虚拟机共存时间阈值可以有效避免数据的泄露。
本实施例中，同时设置虚拟机迁移触发机制为阈值触发机制，将同一服务器上虚拟机共存时间(位于同一服务器的不同虚拟机)、CPU利用率、内存利用率和带宽利用率等因素综合考量，设置迁移时机触发阈值，所述迁移时机触发阈值表示为：
N＝Kt×Rtmax+Kc×Rcmax+Kb×Rbmax+Km×Rmmax
其中，N表示迁移时机触发阈值，Rtmax、Rcmax、Rmmax和Rbmax分别表示同一服务器上虚拟机共存时间阈值、CPU利用率上限、内存利用率上限和带宽利用率上限；Kt、Kc、Km和Kb分别表示虚拟机共存时间、CPU利用率、内存利用率和带宽利用率的权重值。
本实施例中，虚拟机共存时间阈值Rtmax为不同类型虚拟机之间数据被成功窃取所需最短共存时间的平均值；通过公式：VT≤I，确定同一服务器上虚拟机共存时间；其中，V表示信息泄露速率，T表示虚拟机之间共存时间，I表示数据被成功窃取的最小数据量；不同类型的虚拟机V、T和I不同，当VT＝I时，T为该类型虚拟机数据被成功窃取时的最短共存时间。
本实施例中，迁移时机触发阈值是为了防止不同虚拟机同时位于同一个服务器时间过长而导致的数据窃取事件发生，通过调整虚拟机共存时间阈值所占权重使其适应不同安全级别的服务器。服务器安全等级越高，虚拟机共存时间阈值所占权重越大。
本实施例中，根据服务器的安全等级，调整虚拟机共存时间阈值所占权重，来确定不同服务器的迁移时机触发阈值，若服务器资源利用率大于等于所述迁移时机触发阈值，则触发虚拟机迁移操作，进行虚拟机迁移，否则放弃迁移。
A3，迁移虚拟机选择；
如图4所示，在选择迁移虚拟机时，首先遍历服务器上所有虚拟机的共存时间，获取所有共存时间超过虚拟机共存时间阈值的待迁移虚拟机，组成虚拟机集群MVT≥I；确定MVT ≥I中每个待迁移虚拟机的共存时间超时率(虚拟机共存时间阈值与虚拟机实际共存时间的比例)t、虚拟机与服务器的相关度r、虚拟机当前内存与可用带宽比b、虚拟机资源利用率e这四个虚拟机迁移指标的量化结果h，按照h由低到高依次进行待迁移虚拟机的迁移。
本实施例中，虚拟机迁移指标量化结果表示为：
Figure BDA0001896279720000071
A4，迁移目标服务器选择。
如图4所示，在对目标服务器进行选择时，首先遍历所有可迁移服务器，选择安全等级不低于当前待迁移虚拟机安全等级的服务器，组成服务器集群Ch，然后遍历集群Ch中所有的服务器，计算服务器的空闲资源总量(也可称为：剩余资源量)R；根据R降序排列，待迁移虚拟机优先迁移到R最大的服务器上。
本实施例中，空闲资源总量表示为：
Figure BDA0001896279720000072
其中，R表示空闲资源总量,Ai表示第i种资源所占权重，ri表示第i种资源剩余量，n表示每个服务器中资源种类的数目。
综上，本实施例所述的基于云环境的虚拟机安全迁移方法，能够有效避免同一服务器上虚拟机共存时间过长，从而达到降低恶意虚拟机窃取同服务器虚拟机数据的风险。且充分考虑了虚拟机共存时间、CPU、内存和带宽等因素对虚拟机迁移的影响，在虚拟机选择与服务器选择时充分考虑各种资源对迁移结果的影响，使得能够在保证数据不泄露的前提下进行高效的虚拟机迁移。
实施例二
本发明还提供一种基于云环境的虚拟机安全迁移装置的具体实施方式，由于本发明提供的基于云环境的虚拟机安全迁移装置与前述基于云环境的虚拟机安全迁移方法的具体实施方式相对应，该基于云环境的虚拟机安全迁移装置可以通过执行上述方法具体实施方式中的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述基于云环境的虚拟机安全迁移方法具体实施方式中的解释说明，也适用于本发明提供的基于云环境的虚拟机安全迁移装置的具体实施方式，在本发明以下的具体实施方式中将不再赘述。
如图5所示，本发明实施例还提供一种基于云环境的虚拟机安全迁移装置，包括：
划分模块11，用于对虚拟机和服务器划分安全等级；
确定模块12，用于根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；
执行模块13，用于判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；
其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上。
本发明实施例所述的基于云环境的虚拟机安全迁移装置，对虚拟机和服务器划分安全等级；根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上；这样，对服务器和虚拟机进行安全等级划分，在进行虚拟机迁移时虚拟机只可以迁移到不低于其安全等级的服务器上，从而防止高安全等级数据流向低安全等级的服务器，同时设置虚拟机迁移触发机制为阈值触发机制，能够有效防止恶意虚拟机窃取同服务器数据信息，又能够高效地进行虚拟机迁移，达到服务器的负载均衡。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于云环境的虚拟机安全迁移方法，其特征在于，包括：
对虚拟机和服务器划分安全等级；
根据服务器的安全等级，确定迁移时机触发阈值；
判断服务器资源利用率是否大于等于所述迁移时机触发阈值，若是，则执行虚拟机迁移操作，否则，则放弃迁移；
其中，在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上；
其中，所述迁移时机触发阈值表示为：
N＝Kt×Rtmax+Kc×Rcmax+Kb×Rbmax+Km×Rmmax
其中，N表示迁移时机触发阈值，Rtmax、Rcmax、Rmmax和Rbmax分别表示同一服务器上虚拟机共存时间阈值、CPU利用率上限、内存利用率上限和带宽利用率上限；Kt、Kc、Km和Kb分别表示虚拟机共存时间、CPU利用率、内存利用率和带宽利用率的权重值；
其中，服务器安全等级越高，虚拟机共存时间阈值所占权重越大；
其中，所述在执行虚拟机迁移操作时，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上包括：
获取虚拟机共存时间超过虚拟机共存时间阈值的待迁移虚拟机，组成虚拟机集群；
确定虚拟机集群中每个待迁移虚拟机的共存时间超时率、虚拟机与服务器的相关度、虚拟机当前内存与可用带宽比、虚拟机资源利用率这四个虚拟机迁移指标的量化结果；
按照虚拟机迁移指标量化结果由低到高依次进行待迁移虚拟机的迁移，其中，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上；
其中，虚拟机迁移指标量化结果表示为：
Figure FDA0002577501080000011
其中，h表示虚拟机迁移指标量化结果，t为虚拟机共存时间超时率，表示虚拟机共存时间阈值与虚拟机实际共存时间的比例；r表示虚拟机与服务器的相关度；b表示虚拟机当前内存与可用带宽比；e表示虚拟机资源利用率；
其中，所述按照虚拟机迁移指标量化结果由低到高依次进行待迁移虚拟机的迁移，其中，待迁移虚拟机迁移到不低于自身安全等级的服务器上包括：
获取安全等级不低于待迁移虚拟机自身安全等级的服务器，建立服务器集群；
确定服务器集群中每个服务器空闲资源总量；
待迁移虚拟机优先迁移到空闲资源总量最大的服务器上。
2.根据权利要求1所述的基于云环境的虚拟机安全迁移方法，其特征在于，虚拟机共存时间阈值Rtmax为不同类型虚拟机之间数据被成功窃取所需最短共存时间的平均值；
通过公式：VT≤I，确定同一服务器上虚拟机共存时间；
其中，V表示信息泄露速率，T表示虚拟机之间共存时间，I表示数据被成功窃取的最小数据量；当VT＝I时，T为该类型虚拟机数据被成功窃取时的最短共存时间。
3.根据权利要求1所述的基于云环境的虚拟机安全迁移方法，其特征在于，所述空闲资源总量表示为：
Figure FDA0002577501080000021
其中，R表示空闲资源总量，Ai表示第i种资源所占权重，ri表示第i种资源剩余量，n表示每个服务器中资源种类的数目。
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