CN111090496B - 一种基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法，包括：响应于虚拟机的内存页通过迭代方式第一轮迭代拷贝到目的主机，构建脏页页位图以及非脏页页位图，并将所有当前内存页存储在非脏页页位图中；响应于虚拟机的内存页通过迭代方式新一轮迭代拷贝到目的主机，将上一轮迭代产生的脏页存储到脏页页位图，并删除非脏页页位图中脏页对应的内存页；基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间；基于迭代时间，将脏页页位图和非脏页页位图中的内存数据传输到目的主机。本发明还公开了一种计算机设备。本发明减少脏数据的传输量，缩短迁移时间，提升了虚拟机动态迁移的效率。

Description

一种基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法和设备

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，更具体地，特别是指一种基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法和设备。

背景技术

为了实现云计算数据中心的不宕机故障维护、不同服务器间的负载均衡。虚拟机的内存动态迁移成为了一种常用功能。内存动态迁移实现了虚拟机内存从源主机到目的主机的迁移，并且保证虚拟机正常运行。

目前，内存预拷贝因为稳定性高而广泛的应用于xen、KVM、Vmware等虚拟化平台中，内存预拷贝是将虚拟机的内存页通过迭代的方式拷贝到目的主机上，第一轮拷贝全部的内存页，第二轮拷贝在第一轮拷贝过程中产生变化的内存页即脏页，第n轮拷贝第n-1轮拷贝期间产生的脏页(其中，将修改过的页称为脏页)。预拷贝使用一个预设的条件如最大迭代轮次或者某一常数，当达到条件时，则停机拷贝，把所有剩余脏数据一并拷贝过去。其中，实现分页的基本方法涉及将物理内存分为固定大小的块，称为帧或页帧，而将逻辑内存也分为同样大小的块，称为页或页面。

当前内存预拷贝方法的问题是当虚拟机负载大，内存变化快的时候容易重复拷贝同一个脏页，从而导致迁移时间变长。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于在虚拟机热迁移内存预拷贝的基础上，提出了一种新的解决方案，通过计算内存变化频率的快慢自动调节迭代时间，从而减少脏数据的传输量，缩短迁移时间，提升了虚拟机动态迁移的效率。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法，包括如下步骤：响应于虚拟机的内存页通过迭代方式第一轮迭代拷贝到目的主机，构建脏页页位图以及非脏页页位图，并将所有当前内存页存储在非脏页页位图中；响应于虚拟机的内存页通过迭代方式新一轮迭代拷贝到目的主机，将上一轮迭代产生的脏页存储到脏页页位图，并删除非脏页页位图中脏页对应的内存页；基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间；基于迭代时间，将脏页页位图和非脏页页位图中的内存数据传输到目的主机。

在本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式中，内存变化频率的大小为变化的内存页的页数乘以变化的内存页的页面大小并除以迭代时间。

在本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式中，基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间还包括：响应于内存变化频率大于预设速率，减小迭代时间；响应于内存变化频率小于预设速率，增大迭代时间。

在本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式中，预设速率为网络传输速率的一半。

在本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式中，还包括：响应于内存变化频率大于网络传输速率或非脏页页位图为空，停止迭代，使虚拟机停机并将脏页页位图和非脏页页位图中的内存页拷贝到目的主机。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行时实现以下步骤：响应于虚拟机的内存页通过迭代方式第一轮迭代拷贝到目的主机，构建脏页页位图以及非脏页页位图，并将所有当前内存页存储在非脏页页位图中；响应于虚拟机的内存页通过迭代方式新一轮迭代拷贝到目的主机，将上一轮迭代产生的脏页存储到脏页页位图，并删除非脏页页位图中脏页对应的内存页；基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间；基于迭代时间，将脏页页位图和非脏页页位图中的内存数据传输到目的主机。

在本发明的计算机设备的一些实施方式中，内存变化频率的大小为变化的内存页的页数乘以变化的内存页的页面大小并除以迭代时间。

在本发明的计算机设备的一些实施方式中，基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间还包括：响应于内存变化频率大于预设速率，减小迭代时间；响应于内存变化频率小于预设速率，增大迭代时间。

在本发明的计算机设备的一些实施方式中，预设速率为网络传输速率的一半。

在本发明的计算机设备的一些实施方式中，步骤还包括：响应于内存变化频率大于网络传输速率或非脏页页位图为空，停止迭代，使虚拟机停机并将脏页页位图和非脏页页位图中的内存页拷贝到目的主机。

本发明至少具有以下有益技术效果：通过计算内存变化频率的快慢自动调节迭代时间，从而减少脏数据的传输量，缩短迁移时间，提升了虚拟机动态迁移的效率。与原生预拷贝方案在KVM中进行比较，当内存压力小时，效率接近。当内存压力大，内存变化快时，有明显时间减少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明提供的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的实施例的示意性步骤框图；

图2为本发明提供的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的实施例的流程图。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的实施例。图1示出的是本发明提供的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的实施例的示意性步骤框图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：

S100、响应于虚拟机的内存页通过迭代方式第一轮迭代拷贝到目的主机，构建脏页页位图以及非脏页页位图，并将所有当前内存页存储在非脏页页位图中；

S200、响应于虚拟机的内存页通过迭代方式新一轮迭代拷贝到目的主机，将上一轮迭代产生的脏页存储到脏页页位图，并删除非脏页页位图中脏页对应的内存页；

S300、基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间；

S400、基于迭代时间，将脏页页位图和非脏页页位图中的内存数据传输到目的主机。

首先，将迭代过程按照时间间隔进行划分，定义了两种内存页位图存储迁移过程中产生的脏页和非脏页的位置，脏页页位图dmap和非脏页页位图ndmap。其中，系统的迁移是指把源主机上的操作系统和应用程序移动到目的主机，并且能够在目的主机上正常运行。在本发明的一些实施例中，第一轮迭代ndmap配置为存储所有当前内存页，dmap为空。第二轮开始时计算上一轮迭代过程中产生的脏页，存储到dmap中。同时删除ndmap中的对应内存页。计算上一轮迭代过程中内存变化的频率，自动调整迭代时间。然后在迭代时间内传输dmap和ndmap中的内存数据。

根据本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式，内存变化频率的大小为变化的内存页的页数乘以变化的内存页的页面大小并除以迭代时间。其中，调整迭代时间的规则是根据迭代时间内变化的内存数据进行调整，即根据dmap中的内存变化频率进行调整，其中，内存变化频率＝变化的内存页页数*变化的内存页大小/迭代时间。

根据本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式，基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间还包括：响应于内存变化频率大于预设速率，减小迭代时间；响应于内存变化频率小于预设速率，增大迭代时间。当迭代时间内变化的内存数据(即内存变化频率)大于预设速率时，则认为内存变化较快，减少迭代时间。当迭代时间内变化的内存数据(即内存变化频率)小于预设速率时，则认为内存变化慢，则增大迭代时间。

图2示出的是本发明提供的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的实施例的流程图，如图2所示，根据本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式，预设速率为网络传输速率的一半。在某些实施例中，预设速率为网络传输速率的一半。当迭代时间内变化的内存数据(即内存变化频率)大于网络传输速率的一半时，减少迭代时间。当小于网络传输速率的一半时，则增大迭代时间。

根据本发明的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的一些实施方式，还包括：响应于内存变化频率大于网络传输速率或非脏页页位图为空，停止迭代，使虚拟机停机并将脏页页位图和非脏页页位图中的内存页拷贝到目的主机。当脏页数目达到一定要求时，例如在本发明的一些实施例中，当ndmap为空或者变化频率过快超过传输速率时，则终止迭代过程，虚拟机停机进行拷贝，传输dmap和ndmap中的内存数据。

需要特别指出的是，上述基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：S100、响应于虚拟机的内存页通过迭代方式第一轮迭代拷贝到目的主机，构建脏页页位图以及非脏页页位图，并将所有当前内存页存储在非脏页页位图中；S200、响应于虚拟机的内存页通过迭代方式新一轮迭代拷贝到目的主机，将上一轮迭代产生的脏页存储到脏页页位图，并删除非脏页页位图中脏页对应的内存页；S300、基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间；S400、基于迭代时间，将脏页页位图和非脏页页位图中的内存数据传输到目的主机。

根据本发明的计算机设备的一些实施方式，内存变化频率的大小为脏页的页数乘以脏页的页面大小并除以迭代时间。

根据本发明的计算机设备的一些实施方式，步骤S300、基于脏页计算上一轮迭代中内存变化频率，并根据内存变化频率自动调整迭代时间还包括：响应于内存变化频率大于预设速率，减小迭代时间；响应于内存变化频率小于预设速率，增大迭代时间。

根据本发明的计算机设备的一些实施方式，预设速率为网络传输速率的一半。

根据本发明的计算机设备的一些实施方式，步骤还包括：响应于内存变化频率大于网络传输速率或非脏页页位图为空，停止迭代，使虚拟机停机并将脏页页位图和非脏页页位图中的内存页拷贝到目的主机。

最后需要说明的是，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流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。

此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDRSDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。

结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法，其特征在于，包括：

响应于虚拟机的内存页通过迭代方式的第一轮迭代拷贝到目的主机，构建脏页页位图以及非脏页页位图，并将所有当前所述内存页存储在所述非脏页页位图中；

响应于所述虚拟机的所述内存页通过所述迭代方式新一轮迭代拷贝到所述目的主机，将上一轮所述迭代产生的所述脏页存储到所述脏页页位图，并删除所述非脏页页位图中所述脏页对应的所述内存页；

基于所述脏页计算上一轮所述迭代中内存变化频率，并根据所述内存变化频率自动调整所述迭代时间；

基于所述迭代时间，将所述脏页页位图和所述非脏页页位图中的内存数据传输到所述目的主机；

其中，所述内存变化频率的大小为变化的所述内存页的页数乘以变化的所述内存页的页面大小并除以所述迭代时间；

所述基于所述脏页计算上一轮所述迭代中内存变化频率，并根据所述内存变化频率自动调整所述迭代时间还包括：响应于所述内存变化频率大于预设速率，减小所述迭代时间；响应于所述内存变化频率小于所述预设速率，增大所述迭代时间；

响应于所述内存变化频率大于网络传输速率或所述非脏页页位图为空，停止所述迭代，使所述虚拟机停机并将所述脏页页位图和所述非脏页页位图中的内存页拷贝到所述目的主机。

2.根据权利要求1所述的基于自动调节迭代时间的虚拟机内存迁移方法，其特征在于，所述预设速率为网络传输速率的一半。

3.一种计算机设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现以下步骤：

响应于虚拟机的内存页通过迭代方式第一轮迭代拷贝到目的主机，构建脏页页位图以及非脏页页位图，并将所有当前所述内存页存储在所述非脏页页位图中；

响应于所述虚拟机的所述内存页通过所述迭代方式新一轮迭代拷贝到所述目的主机，将上一轮所述迭代产生的所述脏页存储到所述脏页页位图，并删除所述非脏页页位图中所述脏页对应的所述内存页；

基于所述脏页计算上一轮所述迭代中内存变化频率，并根据所述内存变化频率自动调整迭代时间；

基于所述迭代时间，将所述脏页页位图和所述非脏页页位图中的内存数据传输到所述目的主机；

其中，所述内存变化频率的大小为变化的所述内存页的页数乘以变化的所述内存页的页面大小并除以所述迭代时间；

所述基于所述脏页计算上一轮所述迭代中内存变化频率，并根据所述内存变化频率自动调整所述迭代时间还包括：响应于所述内存变化频率大于预设速率，减小所述迭代时间；响应于所述内存变化频率小于所述预设速率，增大所述迭代时间；

响应于所述内存变化频率大于网络传输速率或所述非脏页页位图为空，停止所述迭代，使所述虚拟机停机并将所述脏页页位图和所述非脏页页位图中的内存页拷贝到所述目的主机。

4.根据权利要求3所述的计算机设备，其特征在于，所述预设速率为网络传输速率的一半。

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