一種數(shù)據(jù)中心多虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)遷移方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于云計(jì)算領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)據(jù)中心多虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)迀移方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，云計(jì)算的發(fā)展越來越受到人們的關(guān)注，其相關(guān)應(yīng)用也逐漸出現(xiàn)在了人們 的生活之中。云服務(wù)提供商通過虛擬化技術(shù)向用戶提供相應(yīng)服務(wù)。隨著用戶對數(shù)據(jù)中心 的資源數(shù)量和資源種類需求的增加，簡單擴(kuò)充數(shù)據(jù)中心規(guī)模已經(jīng)不是一種可行的解決方案 了。因?yàn)椋?dāng)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模增大，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本也會(huì)大量增加，而且管理難度和維 護(hù)難度也會(huì)大量增加。因此，為了解決這個(gè)問題，研宄者提出了多數(shù)據(jù)中心的解決方案。近 年來，越來越多的研宄者將研宄方向從單個(gè)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到了多數(shù)據(jù)中心。
[0003] 隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的增加和應(yīng)用程序的復(fù)雜化，節(jié)能和提高資源的利用率已經(jīng)變 成了研宄的熱點(diǎn)。與此同時(shí)，云服務(wù)提供商必須遵守和用戶簽訂的服務(wù)水平協(xié)議（SLA)。為 了達(dá)到這些目標(biāo)，研宄者提出了虛擬機(jī)迀移技術(shù)。
[0004] 針對需要在多個(gè)數(shù)據(jù)中心之間迀移多個(gè)虛擬機(jī)情況，F(xiàn)rancoCallegati和Walter Cerroni提出了一種基于預(yù)復(fù)制策略的串行多虛擬機(jī)迀移策略。其主要思想是在不停機(jī)的 情況下通過多次不斷迭代的迀移每一個(gè)虛擬機(jī)的記憶（通常又稱為臟數(shù)據(jù)），從而不斷的 減少虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)的數(shù)量，當(dāng)虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)小于某個(gè)給定的門限值或迭代次數(shù)大于給 定的最大迭代次數(shù)時(shí)，就停止迀移虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)，然后將虛擬機(jī)停止，并迀移剩下的臟數(shù) 據(jù)，最后啟動(dòng)目的虛擬機(jī)。在迀移過程中，每個(gè)虛擬機(jī)單獨(dú)占有給定的全部帶寬，而虛擬機(jī) 之間采用串行的迀移方式，即第一個(gè)虛擬機(jī)的迀移完了之后再迀移下一個(gè)虛擬機(jī)，以此達(dá) 到迀移的目的。雖然上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)虛擬機(jī)的迀移，但是它的停機(jī)時(shí)間太長。且該 方法對每一個(gè)虛擬機(jī)都采用預(yù)復(fù)制策略，即在迭代傳輸臟數(shù)據(jù)期間保持虛擬機(jī)運(yùn)行；但是 在虛擬數(shù)據(jù)中心（VDC)請求中，虛擬機(jī)之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)虛擬機(jī)迀移之后到 最后一個(gè)虛擬機(jī)重啟之前這一段時(shí)間內(nèi)服務(wù)是不可用的。又由于采用預(yù)復(fù)制策略，需要多 次迭代，在每次的迭代過程中不斷迀移虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)，但是又會(huì)不斷的產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)。所 以，采用預(yù)復(fù)制策略比后復(fù)制策略需要多迀移一些臟數(shù)據(jù)，這樣就會(huì)增加迀移時(shí)間和停機(jī) 時(shí)間。所以，這種基于預(yù)復(fù)制策略的串行多虛擬機(jī)迀移策略并不是最優(yōu)的串行多虛擬機(jī)迀 移策略。
[0005] 針對需要在多個(gè)數(shù)據(jù)中心之間迀移多個(gè)虛擬機(jī)情況，F(xiàn)rancoCallegati和Walter Cerroni提出了另一種基于預(yù)復(fù)制策略的并行多虛擬機(jī)迀移策略。其主要思想是在不停機(jī) 的情況下通過多次不斷迭代的迀移所有虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)，從而不斷的減少虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù) 的數(shù)量。同樣當(dāng)虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)小于某個(gè)給定的門限值或迭代次數(shù)大于給定的最大迭代次 數(shù)是停止迀移虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)，然后將虛擬機(jī)停止，并迀移剩下的臟數(shù)據(jù)，最后啟動(dòng)目的虛 擬機(jī)。在迀移過程中，所有虛擬機(jī)同時(shí)進(jìn)行迀移，并且所有虛擬機(jī)共同的平均分享給定的帶 寬。雖然上述方法也能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)虛擬機(jī)的迀移，并且在給定帶寬充足的情況下，克服了串 行多虛擬機(jī)迀移策略的停機(jī)時(shí)間長的缺點(diǎn)。但是在給定的帶寬與使用串行多虛擬機(jī)迀移策 略的帶寬相同的情況下，由于多個(gè)虛擬機(jī)共同的分享帶寬，導(dǎo)致并行多虛擬機(jī)迀移策略的 迀移時(shí)間遠(yuǎn)大于串行多虛擬機(jī)迀移策略的迀移時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于FrancoCallegati和WalterCerroni提 出的串行多虛擬機(jī)迀移策略，以改進(jìn)型串行多虛擬機(jī)迀移策略和并行多虛擬機(jī)迀移策略為 基礎(chǔ)，提供一種滿足服務(wù)提供商與用戶協(xié)商的最大停機(jī)時(shí)間的約束條件下、總迀移時(shí)間最 小的多虛擬機(jī)數(shù)據(jù)迀移方法。
[0007] 本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：
[0008] 一種數(shù)據(jù)中心多虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)迀移方法，其流程如圖1所示，具體包括以下步驟：
[0009] 步驟1.數(shù)據(jù)初始化：令需要迀移數(shù)據(jù)的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)為M，確定可接受的最大停機(jī) 時(shí)間所述停機(jī)時(shí)間指所述M個(gè)虛擬機(jī)從第一個(gè)虛擬機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)起，至所有虛擬機(jī)完成 數(shù)據(jù)迀移并全部重新開機(jī)運(yùn)行時(shí)止的這一段時(shí)長，確定停止迭代的臟數(shù)據(jù)量閾值vth和迭 代次數(shù)閾值nmax，選定修正因子a，其中，〇〈a〈1，所有虛擬機(jī)的初始狀態(tài)為開機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)，執(zhí)彳T步驟2 ;
[0010] 步驟2.從M個(gè)虛擬機(jī)中選取原始臟數(shù)據(jù)數(shù)量最大的m個(gè)虛擬機(jī)，對這m個(gè)虛擬機(jī) 采用并行迀移策略進(jìn)行數(shù)據(jù)迀移：
[0011] 步驟2-1.m的取值的確定；
[0012] 整個(gè)數(shù)據(jù)中心的停機(jī)時(shí)間由以下公式確定：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種數(shù)據(jù)中心多虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)迀移方法，具體包括以下步驟： 步驟1.數(shù)據(jù)初始化：令需要迀移數(shù)據(jù)的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)為M，確定可接受的最大停機(jī)時(shí)間 ，所述停機(jī)時(shí)間指所述M個(gè)虛擬機(jī)從第一個(gè)虛擬機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)起，至所有虛擬機(jī)完成數(shù)據(jù) 迀移并全部重新開機(jī)運(yùn)行時(shí)止的這一段時(shí)長，確定停止迭代的臟數(shù)據(jù)量閾值Vth和迭代次 數(shù)閾值nmax，選定修正因子α，其中，0〈 α〈1，所有虛擬機(jī)的初始狀態(tài)為開機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)； 步驟2.從M個(gè)虛擬機(jī)中選取原始臟數(shù)據(jù)數(shù)量最大的m個(gè)虛擬機(jī)，對這m個(gè)虛擬機(jī)采用 基于預(yù)復(fù)制的并行迀移策略進(jìn)行數(shù)據(jù)迀移； 步驟3.對剩余的M-m個(gè)虛擬機(jī)采用基于后復(fù)制的串行迀移策略進(jìn)行數(shù)據(jù)迀移； 步驟4.待M個(gè)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)迀移完成后，重新啟動(dòng)所有虛擬機(jī)完成整個(gè)數(shù)據(jù)迀移過 程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)中心多虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)迀移方法，其特征在于，步驟2所述 的并行迀移策略主要包括以下步驟： 步驟2-1. m取值的確定； 整個(gè)數(shù)據(jù)中心的停機(jī)時(shí)間?X",由以下公式確定：
其中，R是整個(gè)迀移請求提供的總帶寬，是第i個(gè)虛擬機(jī)的原始臟數(shù)據(jù)量，所有的虛 擬機(jī)按照原始臟數(shù)據(jù)量排序編號，即if C CC，修正因子α用于在后 復(fù)制策略中用來修正實(shí)際需要迀移的臟數(shù)據(jù)量，是單個(gè)虛擬機(jī)固有的啟動(dòng)時(shí)間；對m從 1開始依次遞增取值，直至其對應(yīng)的停機(jī)時(shí)間7Iwi小于最大停機(jī)時(shí)間時(shí)止，此時(shí)的m值 即為選定的參量值； 步驟2-2.所選擇的m個(gè)虛擬機(jī)在不關(guān)機(jī)狀態(tài)下，將各自的原始臟數(shù)據(jù)通過共享寬帶同 時(shí)迀移至目的地，執(zhí)行步驟2-3 ; 步驟2-3.所述m個(gè)虛擬機(jī)的原始臟數(shù)據(jù)迀移完畢后，各個(gè)虛擬機(jī)檢查其原始臟數(shù)據(jù)傳 輸期間的新增臟數(shù)據(jù)量； 若至少有一個(gè)虛擬機(jī)的新增臟數(shù)據(jù)量不高于所設(shè)定的臟數(shù)據(jù)量閾值，則同時(shí)執(zhí)行步驟 2-6與步驟3 ; 否則，執(zhí)行步驟2-4進(jìn)行迭代數(shù)據(jù)迀移； 步驟2-4.將m個(gè)虛擬機(jī)的新增臟數(shù)據(jù)通過共享寬帶同時(shí)迀移至目的地； 步驟2-5.所述m個(gè)虛擬機(jī)的新增臟數(shù)據(jù)迀移完畢后，各個(gè)虛擬機(jī)檢查其在本次臟數(shù)據(jù) 傳輸期間的新增的臟數(shù)據(jù)量； 若至少有一個(gè)虛擬機(jī)的新增臟數(shù)據(jù)量不高于所設(shè)定的臟數(shù)據(jù)量閾值，或者已經(jīng)迭代次 數(shù)等于迭代次數(shù)閾值nmax，則同時(shí)執(zhí)行步驟2-6與步驟3 ; 否則，執(zhí)行步驟2-4進(jìn)行迭代數(shù)據(jù)迀移； 步驟2-6.將所有的虛擬機(jī)關(guān)機(jī)，并把m個(gè)虛擬機(jī)剩余的臟數(shù)據(jù)通過共享寬帶同時(shí)迀移 至目的地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)據(jù)中心多虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)迀移方法，其特征在于，所述基于 后復(fù)制的串行迀移策略主要包括以下步驟： 步驟3-1.將停機(jī)后的M-m個(gè)虛擬機(jī)，按照串行方式將該M-m個(gè)虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)依次傳 輸至目的地：針對這M-m個(gè)虛擬機(jī)，上一虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)完成迀移后，才進(jìn)行下一虛擬機(jī)臟 數(shù)據(jù)的迀移，直至M-m個(gè)虛擬機(jī)的臟數(shù)據(jù)全部完成迀移，執(zhí)行步驟4。 步驟4.待M個(gè)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)迀移完成后，重新啟動(dòng)所有虛擬機(jī)完成整個(gè)數(shù)據(jù)迀移過 程。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)中心多虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)遷移方法，屬于云計(jì)算領(lǐng)域。本發(fā)明基于Franco Callegati和Walter Cerroni提出的基于預(yù)復(fù)制的并行多虛擬機(jī)遷移策略，以及在本發(fā)明中提出的基于后復(fù)制的串行多虛擬機(jī)遷移策略為基礎(chǔ)，引入?yún)⒘縨及修正因子α，提出一種滿足服務(wù)提供商與用戶協(xié)商的最大停機(jī)時(shí)間的約束條件下，總遷移時(shí)間最小的數(shù)據(jù)遷移方法，該方法適用范圍廣，可進(jìn)一步降低服務(wù)提供商的遷移時(shí)間成本。
【IPC分類】H04L29-08, G06F9-455
【公開號】CN104683444
【申請?zhí)枴緾N201510036992
【發(fā)明人】廖丹, 趙東成, 孫罡, 楊廣華
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年1月26日