CN110673926A - 面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法及装置、服务器 - Google Patents

Abstract

本申请属于云计算技术领域，涉及一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法，该方法包括获取云系统中物理机的服务能力，获得移动性驱动的迁移决策，实施虚拟机迁移。该方法通过云系统中物理机的服务和承载能力，并基于物理机与移动用户的接近性，实时获得移动性驱动的迁移决策，实施虚拟机迁移，能够实现动态的将虚拟机迁移到更便于为移动用户提供服务的物理机上，使移动用户处于物理机最佳服务距离内。本申请还公开一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置和服务器。

Description

面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法及装置、服务器

技术领域

本申请涉及云计算技术领域，例如涉及一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法及装置、服务器。

背景技术

云计算就是一种提供资源的网络，是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池，资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务，这些资源能够被快速提供，需要投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。以云计算包含两个方面的含义：一个方面是底层构建的云计算平台基础设施，是用来构建上层应用程序的基础；另一方面的含义是构建在这个基础平台之上的云计算应用程序。云计算是通过系统虚拟化、多处理器虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化等虚拟化技术将物理资源虚拟化成资源池，这些资源再由云系统平台进行统一的管理调度。

对于大部分基础设施及服务云而言，分布于物理机或者物理服务器上的虚拟机(Virtual Machine，简称VM)，是云系统向用户提供服务的基础性单元。VM，是通过硬件虚拟化技术将一台物理服务器分割成了多个逻辑隔离的单元，每个单元都是一个虚拟的计算机，和真实的计算机一样它也有CPU、主板、内存、硬盘等等设备组成，可以为这台虚拟的计算机安装操作系统。一台物理服务器通过虚拟化技术可以同时运行多个VM，这样不仅节省了硬件采购成本与电能消耗，也降低了维护工作量。

近年来，移动计算与云计算技术的相互融合成为一个新趋势。在众多研究和技术问题中，如何使云计算系统更好的为具有移动性的用户提供服务，一直是一个研究热点和难点。

由于真实的移动用户的位置总处于不断的变化中，云系统的物理机和物理服务器不可能永远对所有的用户都处于最佳的服务距离内：如果一部分用户在运动中接近某个物理机，这将使得该物理机能够以更小的通信开销和延迟为这部分用户提供服务，并取得更好的服务质量；反之，如果一部分用户远离某个物理机，这将使得该物理机为这些用户服务的性能显著劣化。因此，发掘和预判用户的移动趋势，使VM迁移到更便于为移动用户提供服务的物理机上，成为解决上述问题的一个新思路。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：

(1)主流的VM迁移策略和方法，主要服务于云系统的负载均衡，很少考虑为移动用户的需求进行优化；

(2)往往人为的预先指定进程迁移的目的主机，而没有动态的考虑目标主机的实时的服务承载能力，因而易出现大量VM集中进入一个或几个目标主机导致其性能急剧下降的情况。

发明内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供了一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法及装置、服务器，以解决如何实现将虚拟机迁移到更便于为移动用户提供服务的物理机上的技术问题。

在一些实施例中，所述面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法包括：

获取云系统中物理机的服务能力；

获得移动性驱动的迁移决策；

实施虚拟机迁移。

在一些实施例中，所述面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置包括：

处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如上述的面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法。

在一些实施例中，所述面向移动用户的云系统虚拟机迁移服务器包括：如上述的面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置。

本公开实施例提供的一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法及装置、服务器，可以实现以下技术效果：通过云系统中物理机的服务和承载能力，并基于物理机与移动用户的接近性，实时获得移动性驱动的迁移决策，实施虚拟机迁移，能够实现动态的将虚拟机迁移到更便于为移动用户提供服务的物理机上，使移动用户处于物理机最佳服务距离内。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本申请。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1是本公开实施例提供的面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法示意图；

图2是本公开实施例提供的面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。

本公开实施例提供了一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法，如图1所示，包括：

S101.获取云系统中物理机的服务能力；

S102.获得移动性驱动的迁移决策；

S103.实施虚拟机迁移。

在一些实施例中，获取云系统中物理机的服务能力，包括：

获取移动用户数据；

根据移动用户数据获得物理机与移动用户的接近性。

在一些实施例中，获取移动用户数据，包括：

设定云系统中有n个物理机和m个移动用户，设定各物理机为M_i，各服务区域内的移动用户为U_j，其中，1≤i≤n，1≤j≤m，n和m均为正整数；

获取各物理机M_i相对于各移动用户U_j的当前距离JL_i,j；

获取各物理机M_i上当前被各移动用户U_j占用的虚拟机的数量ZYVM_i,j；

获取各物理机M_i上当前可以增加的虚拟机的数量KXVM_i；可选地，可以增加的虚拟机包括可以新加载的虚拟机或新迁入的虚拟机。

获取各物理机M_i为各移动用户U_j的累积服务时长FWSC_i,j；

获取各物理机M_i相对于各移动用户U_j的历史距离LSJL_i,j；可选地，初始时，设定各物理机M_i与各移动用户U_j的历史距离为0。

在一些实施例中，根据移动用户数据获得物理机与移动用户的接近性，包括：

通过计算FG_i＝min{R_i,min{JL_i,j|1≤j≤m,JL_i,j≤R_i}}获得各物理机M_i相对于全部移动用户的当前最小覆盖距离；

其中，FG_i为当前最小覆盖距离，R_i为物理机M_i的最大通信半径，R_i＞0，可选地，R_i为云系统预先给定。

可选地，各物理机相对于全部移动用户的当前最小覆盖距离FG_i，可计算为所有被该物理机的最大通信半径覆盖的移动用户到本物理机当前距离的最小值，如果没有一个移动用户被覆盖，则直接令FG_i＝R_i。

通过计算

获得各物理机M_i的服务距离增加量；其中，ZJL_i为服务距离增加量。

可选地，设定各物理机的通信覆盖区域为圆形，对于每一个移动用户，都计算该物理机刚好覆盖该移动用户所需的圆形区域相对于历史距离覆盖圆形区域的面积增加值，再计算所有移动用户中的最大面积增加值；然后，以所有移动用户的当前最小覆盖距离为半径基准，计算上述最大面积增加值导致的覆盖半径距离的增量，作为服务距离增加量ZJL_i。一些实施例中，如果覆盖半径距离的增量为负数，则令ZJL_i＝0。

在一些实施例中，获得移动性驱动的迁移决策，包括：

获取物理机的承载能力；

获得虚拟机迁移方案。

在一些实施例中，获取物理机的承载能力，包括：

通过计算获得各物理机M_i基于移动用户覆盖距离的工作强度，其中，QD_i为工作强度；

通过计算获得各物理机M_i需进行虚拟机迁移的紧迫度；

其中，JPD_i为紧迫度，FWSC_i,j为各物理机被占用的虚拟机的累积工作时长。可选地，紧迫度JPD_i为判断物理机M_i是否需要迁出虚拟机的参考值，当紧迫度JPD_i越大，则对应的物理机M_i越需要进行虚拟机迁移。

可选地，根据各物理机的工作强度，各物理机被占用的虚拟机的累积工作时长，以及处于占用状态但预估会离开物理机覆盖距离的任务数量进行计算得到紧迫度JPD_i。

在一些实施例中，获得虚拟机迁移方案，包括：

通过计算

获得各物理机M_i的评估迁移虚拟机数量，其中，QYSL_i为评估迁移虚拟机数量；

通过计算：

获得需外迁的物理机M_i上属于移动用户U_j的虚拟机数量，其中，OUT_i,j为需外迁的物理机M_i上属于移动用户U_j的虚拟机数量；

可选地，对于物理机M_i和移动用户U_j，如果该移动用户已经在该物理机的覆盖范围之外或者刚好处于覆盖边界，则该移动用户租用的这个物理机的所有虚拟机都视为需要被迁移；如果该移动用户还处于该物理机覆盖范围之内，但预期的位置移动会超过边界，则该移动用户租用的这个物理机的所有虚拟机也都视为需要被迁移；如果上述两个条件都不满足，则不需要迁移。

通过计算获得各物理机M_i的最佳迁移对象物理机的序号，其中，XH_i为对象物理机的序号。

可选地，移动用户占用的虚拟机从第一物理机迁移到第二物理机，则第二物理机为对象物理机。

可选地，对于任意一个物理机M_i，最佳迁移对象物理机可以是使得该物理机上虚拟机迁移后，使得原本占用了该物理机的虚拟机的移动用户，与迁移对象物理机的通信距离的累积值下降幅度最大的对象物理机。

在一些实施例中，实施虚拟机迁移，包括：

根据紧迫度JPD_i，选出紧迫度最高的物理机；

通过计算

获得实际可以迁移的虚拟机数量，其中，SJQY为实际可以迁移的虚拟机数量；

当SJQY＞0，则将紧迫度最高的物理机上SJQY个虚拟机迁移到对象物理机

上；

当SJQY＝0，则选取紧迫度次之的物理机进行迁移。

在一些实施例中，还包括控制虚拟机迁移的等待时间，若实际可以迁移的虚拟机数量大于或等于虚拟机迁移数量阈值ZS时，即实现了至少ZS个虚拟机的成功迁移时，则等待到最早一个云系统为新任务请求在某个物理机上分配虚拟机的时刻时，重新获取移动用户数据，以进行虚拟机迁移工作；可选地，ZS为正整数，可选地，5＜ZS＜20。

在一些实施例中，若没有实现任何虚拟机迁移，则无需等待，立即重新获取移动用户数据，以进行虚拟机迁移工作。

在一些实施例中，当完成一次虚拟机迁移工作后，重新获取移动用户数据，以进行下一次虚拟机迁移工作，直到系统终止运行。

根据上述实施例中的面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法可知，本公开实施例提供的面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法能够通过云系统中物理机的服务和承载能力，并基于物理机与移动用户的接近性，实时获得移动性驱动的迁移决策，实施虚拟机迁移，能够实现动态的将虚拟机迁移到更便于为移动用户提供服务的物理机上，并动态的决定下一次迁移工作的时机，使虚拟机任务迁移更加及时、准确和高效，从而避免了因静态的根据云系统和物理机的资源配置情况来决策虚拟机迁移的方案可能导致“对系统可靠性突变响应不及时”和“响应控制过于密集”的情况，使移动用户处于物理机最佳服务距离内。

本公开实施例提供了一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置，其结构如图2所示，该装置包括：

处理器(processor)100和存储有程序指令的存储器(memory)101，还可以包括通信接口(Communication Interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的程序指令，处理器被配置为在执行程序指令时，以执行上述实施例的面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法。

此外，上述的存储器101中的程序指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的软件程序、指令以及模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法。

存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

根据上述实施例中的面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置可知，本公开实施例提供的面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置能够通过云系统中物理机的服务和承载能力，并基于物理机与移动用户的接近性，实时获得移动性驱动的迁移决策，实施虚拟机迁移，能够实现动态的将虚拟机迁移到更便于为移动用户提供服务的物理机上，并动态的决定下一次迁移工作的时机，使虚拟机任务迁移更加及时、准确和高效，从而避免了因静态的根据云系统和物理机的资源配置情况来决策虚拟机迁移的方案可能导致“对系统可靠性突变响应不及时”和“响应控制过于密集”的情况，使移动用户处于物理机最佳服务距离内。

本公开实施例提供了一种服务器，包含上述的面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置。该服务器能够通过云系统中物理机的服务和承载能力，并基于物理机与移动用户的接近性，实时获得移动性驱动的迁移决策，实施虚拟机迁移，能够实现动态的将虚拟机迁移到更便于为移动用户提供服务的物理机上，并动态的决定下一次迁移工作的时机，使虚拟机任务迁移更加及时、准确和高效，从而避免了因静态的根据云系统和物理机的资源配置情况来决策虚拟机迁移的方案可能导致“对系统可靠性突变响应不及时”和“响应控制过于密集”的情况，使移动用户处于物理机最佳服务距离内。

本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为执行上述面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法。

本公开实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，使计算机执行上述面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法。

上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。

本公开实施例的技术方案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存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。

本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

Claims (10)

1.一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法，其特征在于，包括：

获取云系统中物理机的服务能力；

获得移动性驱动的迁移决策；

实施虚拟机迁移。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取云系统中物理机的服务能力，包括：

获取移动用户数据；

根据所述移动用户数据获得所述物理机与所述移动用户的接近性。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取移动用户数据，包括：

设定所述云系统中有n个所述物理机和m个所述移动用户，设定所述物理机为M_i，各服务区域内的所述移动用户为U_j，其中，1≤i≤n，1≤j≤m，n和m均为正整数；

获取所述物理机M_i相对于所述移动用户U_j的当前距离JL_i,j；

获取所述物理机M_i上当前被所述移动用户U_j占用的虚拟机的数量ZYVM_i,j；

获取所述物理机M_i上可以增加的虚拟机的数量KXVM_i；

获取所述物理机M_i为所述移动用户U_j的累积服务时长FWSC_i,j；

获取所述物理机M_i相对于所述移动用户U_j的历史距离LSJL_i,j。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述移动用户数据获得所述物理机与所述移动用户的接近性，包括

通过计算FG_i＝min{R_i,min{JL_i,j|1≤j≤m,JL_i,j≤R_i}}获得所述物理机M_i相对于各移动用户的当前最小覆盖距离；

其中，FG_i为当前最小覆盖距离，R_i为物理机M_i的最大通信半径，R_i＞0；

通过计算

获得所述物理机M_i的服务距离增加量；其中，ZJL_i为服务距离增加量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获得移动性驱动的迁移决策，包括：

获取所述物理机的承载能力；

获得虚拟机迁移方案。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述物理机的承载能力，包括：

通过计算

获得所述物理机M_i的工作强度，其中，QD_i为工作强度；

通过计算

获得所述物理机M_i需进行所述虚拟机迁移的紧迫度；

其中，JPD_i为紧迫度，FWSC_i,j为各物理机被占用的虚拟机的累积工作时长。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获得虚拟机迁移方案，包括：

通过计算

获得所述物理机M_i的评估迁移虚拟机数量，其中，QYSL_i为评估迁移虚拟机数量；

通过计算：

获得需外迁的物理机M_i上属于移动用户U_j的虚拟机数量，其中，OUT_i,j为需外迁的物理机M_i上属于移动用户U_j的虚拟机数量；

通过计算

获得所述物理机M_i的最佳迁移对象物理机的序号，其中，XH_i为对象物理机的序号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述实施虚拟机迁移，包括：

根据所述紧迫度JPD_i，选出紧迫度最高的物理机；

通过计算

获得实际可以迁移的虚拟机数量，其中，SJQY为实际可以迁移的虚拟机数量；

当SJQY＞0，则将所述紧迫度最高的物理机上SJQY个虚拟机迁移到所述对象物理机

上；

当SJQY＝0，则选取所述紧迫度次之的物理机进行迁移。

9.一种面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置，其特征在于，包括：处理器和存储有程序指令的存储器，其特征在于，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如权利要求1至8任一项所述的面向移动用户的云系统虚拟机迁移方法。

10.一种服务器，其特征在于，包括如权利要求9所述的面向移动用户的云系统虚拟机迁移装置。

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