本發(fā)明涉及云計(jì)算的研究領(lǐng)域，特別涉及一種云資源高效利用的虛擬機(jī)遷移方法。

背景技術(shù)：

云計(jì)算是近年來新興的一種交付服務(wù)模式，提供按需使用的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等IaaS資源服務(wù)。云計(jì)算通過采用虛擬化技術(shù)構(gòu)建龐大的資源池，通過互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等IT資源，自云計(jì)算的概念提出后，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界逐漸展開了廣泛的研究。

在云環(huán)境中，用戶請求創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，首先根據(jù)云平臺中的部署策略完成初始化部署，但是云平臺中的虛擬機(jī)并不是永久地存在的。隨著時(shí)間的推移，云平臺中的虛擬機(jī)會不斷地增加或者減少，或隨著業(yè)務(wù)變化，虛擬機(jī)的資源配置不斷地增加或者減少；這樣則會使得虛擬機(jī)在物理服務(wù)器中的分布情況發(fā)生較大的改變。通常來說，導(dǎo)致云環(huán)境中虛擬機(jī)增加和減少的原因主要有：應(yīng)用系統(tǒng)遷移部署到云環(huán)境中、應(yīng)用系統(tǒng)從云環(huán)境中撤離、由云平臺中的彈性伸縮策略引起的虛擬機(jī)結(jié)點(diǎn)的動態(tài)增加以及減少、云環(huán)境中物理服務(wù)器的故障等等。這種變化改變了虛擬機(jī)在物理服務(wù)器中的初始部署情況，很有可能會出現(xiàn)虛擬機(jī)在部分物理機(jī)中過于密集，而在另外一部分的物理機(jī)中的分布卻過于稀疏，這樣的情況意味著某些物理機(jī)上只運(yùn)行著少量的虛擬機(jī)，物理機(jī)中的資源利用率很低，長時(shí)間處于這樣的狀態(tài)不利于有效地利用物理資源，造成資源的浪費(fèi)，同時(shí)也不利于節(jié)約能耗。此時(shí)，我們需要將多臺物理機(jī)中的虛擬機(jī)遷移整合到一臺物理機(jī)中，緩解許多物理機(jī)長期處于資源利用率低的情況。

在現(xiàn)有的虛擬機(jī)遷移整合方法中，大多都是考慮一種資源利用率的下限閾值(通常是CPU負(fù)載率)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)物理機(jī)的實(shí)際資源利用率低于下限閾值的時(shí)候，就將物理機(jī)中的虛擬機(jī)全部遷移出來，重新部署到其他物理機(jī)上，這種通過檢(監(jiān)))測查詢物理機(jī)資源利用率的方式有可能會導(dǎo)致過多的虛擬機(jī)遷移(即雖然物理機(jī)當(dāng)前檢測到的資源利用率較低，但是該物理機(jī)上仍然部署著許多的虛擬機(jī)，只不過是這些虛擬機(jī)實(shí)際使用的資源量很少，而虛擬機(jī)本身所分配的資源量卻比較大)，并且這些遷移整合方法中也較少考慮到平衡物理機(jī)各維度資源的使用，即若出現(xiàn)物理機(jī)內(nèi)存占用很高，而CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬的使用卻很少，也屬于一種資源的浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，需要有一種資源高效利用的虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種云資源高效利用的虛擬機(jī)遷移方法，可以有效地整合分布稀疏的虛擬機(jī)，并減少整合過程中的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，同時(shí)考慮平衡物理服務(wù)器各維度資源的使用，很好地緩解許多物理機(jī)長時(shí)間處于資源利用率低的情況。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種云資源高效利用的虛擬機(jī)遷移方法，包括下述步驟：

S1、確定需要進(jìn)行整合的服務(wù)器集合，將滿足整合條件的多個(gè)服務(wù)器，通過遷移其中部分服務(wù)器中的虛擬機(jī)來減少活躍物理服務(wù)器的數(shù)量，并使得遷移整合之后的物理服務(wù)器的資源使用盡量地均衡；

S2、采用二分方式劃分待整合的物理服務(wù)器集合；

所述二分方式為：將待整合的服務(wù)器集合劃分為源物理服務(wù)器序列SList和目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList；

所述源物理服務(wù)器序列SList為需要將虛擬機(jī)遷移出去的物理服務(wù)器序列，所述目標(biāo)物理服務(wù)器序列為接納遷移虛擬機(jī)的物理服務(wù)器序列DList；

S3、將源物理服務(wù)器序列SList中的虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList中。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S1中，所述滿足條件的多個(gè)服務(wù)器構(gòu)成一個(gè)服務(wù)器集合SCSET，該集合中的物理服務(wù)器的空閑資源量小于設(shè)定的閾值SC_low，并且該集合中物理機(jī)的數(shù)量大于一個(gè)整合參數(shù)scSize。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，考慮CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬三種類型的資源，物理服務(wù)器pm已分配的資源量百分比allocatedRate按照CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬三者的已分配百分比計(jì)算，即

其中cpuC表示物理服務(wù)器pm的CPU總量，pcpu表示物理服務(wù)器pm的空閑CPU資源量，用內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬同理表示，則服務(wù)器集合SCSET可以表示如下：

SCSET＝{pm|allocatedRate(pm)≤SC_low}

并且有|SCSET|≥scSize。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S2中，所述將待整合的服務(wù)器集合劃分為源物理服務(wù)器序列SList和目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList具體為：

對于待整合的服務(wù)器集合，按照其中物理機(jī)的資源空閑量進(jìn)行升序排序，然后將排序完的前半部分的物理機(jī)作為源物理服務(wù)器序列SList，將后半部分的物理機(jī)作為目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList，所述空閑資源量是指未分配給虛擬機(jī)的資源量，包括空閑的CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)寬帶之和。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S3中，所述將源物理服務(wù)器序列SList中的虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList中具體為：

S21、遍歷源物理服務(wù)器序列SList，對于其中的每一臺物理機(jī)pm，將其中的虛擬機(jī)按照整體遷移的方式，在目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList中尋找合適的目標(biāo)物理機(jī)tpm實(shí)施遷移，將pm中的所有虛擬機(jī)遷移到tpm中，若沒有合適的物理機(jī)則不遷移pm中的任何虛擬機(jī)；

S22、繼續(xù)處理下一臺物理機(jī)，直至處理完SList中的所有物理機(jī)為止，完成虛擬機(jī)的遷移的所有過程。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，在步驟S21中，所述在目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList中尋找合適的目標(biāo)物理機(jī)tpm實(shí)施遷移具體為：

計(jì)算物理機(jī)pm已分配給虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬資源量之和，接著在目標(biāo)物理機(jī)序列DList中，選擇空閑資源量大于pm已分配的資源量的物理服務(wù)器，包括下述三種情況：

若存在多個(gè)滿足條件的物理機(jī)，那么選擇其中一個(gè)目標(biāo)物理機(jī)，使得該物理機(jī)在接受pm的虛擬機(jī)遷移之后，各類資源的使用最平衡；

若只存在一個(gè)滿足條件的物理機(jī)，則直接完成遷移；

若不存在滿足條件的物理機(jī)，則不遷移pm中的任何虛擬機(jī)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，物理機(jī)在接受pm的虛擬機(jī)遷移之后，物理服務(wù)器各類資源的均衡程度，使用平衡度來衡量單個(gè)物理服務(wù)器各類資源利用均衡程度，各類資源包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬，資源利用率偏度計(jì)算如下所示：

其中r_i表示物理服務(wù)器p的第i種資源的利用率，表示物理服務(wù)器p上各種資源利用率的平均值，即資源利用率偏度以量化的形式表示物理服務(wù)器p上各種資源利用的均衡程度，偏度值越大，表示各類資源利用率的差別越大，即資源利用平衡度低；偏度值越小，表示各類資源的利用率越接近，資源碎片少，如偏度的最小值是0，此時(shí)表示各類資源的利用率都相同，即平衡度最好，此外，還假定，若則skewness(p)＝0。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述整體遷移方式為將物理機(jī)中的所有虛擬機(jī)都遷移到同一臺目標(biāo)物理機(jī)中。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述虛擬機(jī)的遷移為動態(tài)遷移的方式，所管理的云物理服務(wù)器集合視不同策略選擇虛擬機(jī)的遷移實(shí)施，并選擇某業(yè)務(wù)相對空閑期進(jìn)行遷移，遷移策略分為：

1)對云物理服務(wù)器集合資源的使用狀況和平衡度進(jìn)行監(jiān)測評估，觸發(fā)動態(tài)遷移條件；

2)云物理服務(wù)器資源調(diào)度的最大時(shí)間期限，即云平臺對資源優(yōu)化管理所定義的時(shí)間間隔。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明資源高效利用的虛擬機(jī)遷移方法，同時(shí)考慮平衡物理服務(wù)器各維度資源的使用，改變傳統(tǒng)云環(huán)境中主要根據(jù)CPU計(jì)算負(fù)載量或能耗最小作為遷移虛擬機(jī)的依據(jù)，使得資源綜合利用率更佳。

2、云環(huán)境物理機(jī)經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)營，由于各虛擬機(jī)應(yīng)用變化，資源利用率不高，本發(fā)明可以有效地整合分布稀疏或不均衡使用的物理機(jī)，并減少整合過程中的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，較好地緩解許多物理機(jī)較長時(shí)間處于資源利用率低的情況。

3、本發(fā)明資源高效利用的虛擬機(jī)遷移方法，通過設(shè)置整合條件，以一種二分的方式來遷移整合滿足整合條件的物理機(jī)集合，可以有效地整合分布稀疏的虛擬機(jī)，并減少整合過程中的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，同時(shí)考慮平衡物理服務(wù)器各維度資源的使用，很好地緩解許多物理機(jī)長期處于資源利用率低的情況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1所示，本實(shí)施例云計(jì)算中一種資源高效利用的虛擬機(jī)遷移方法，包括：

步驟101：確定需要進(jìn)行整合的服務(wù)器集合

所述整合服務(wù)器為：將滿足整合條件的多個(gè)服務(wù)器，通過遷移其中部分服務(wù)器中的虛擬機(jī)來減少活躍物理服務(wù)器的數(shù)量，并使得遷移整合之后的物理服務(wù)器的資源使用盡量地均衡；

周期性地檢測云平臺各物理服務(wù)器的資源使用狀態(tài)，將已分配給虛擬機(jī)的資源量占物理機(jī)資源總量百分比allocatedRate低于閾值SC_low的物理服務(wù)器加入集合SCSET中作為需要整合的物理服務(wù)器集合，并且為了避免發(fā)生頻繁的虛擬機(jī)遷移，本方法設(shè)置一個(gè)整合參數(shù)scSize，當(dāng)滿足|SCSET|≥scSize時(shí)，進(jìn)行后續(xù)的虛擬機(jī)遷移整合，否則不實(shí)施虛擬機(jī)的遷移整合。

如上所述，考慮CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬三種類型的資源，物理服務(wù)器pm已分配的資源量百分比按照CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬三者的已分配百分比計(jì)算，即

其中cpuC表示物理服務(wù)器pm的CPU總量，pcpu表示物理服務(wù)器pm的空閑CPU資源量，內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬同理表示。則集合SCSET可以表示如下

SCSET＝{pm|allocatedRate(pm)≤SC_low}

并且有|SCSET|≥scSize。

步驟102：將待整合的服務(wù)器集合劃分為源物理服務(wù)器序列SList和目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList兩部分。

所述源物理服務(wù)器序列為需要將虛擬機(jī)遷移出去的物理服務(wù)器序列，所述目標(biāo)物理服務(wù)器序列為接納遷移虛擬機(jī)的物理服務(wù)器序列；

對于需要進(jìn)行整合的物理服務(wù)器集合SCSET，首先按照空閑資源量(空閑的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬之和，指的是未分配給虛擬機(jī)的資源，是一種靜態(tài)屬性)對SCSET集合中的元素進(jìn)行升序排序得到SortedSCSET，接著將SortedSCSET中前面一半元素作為源物理機(jī)序列SList，將SortedSCSET中后面一半的元素作為目標(biāo)物理機(jī)序列DList，這種劃分方式確保了目標(biāo)物理機(jī)序列的空閑資源量比源物理機(jī)序列的空閑資源量更多。

劃分了源物理機(jī)序列和目標(biāo)物理機(jī)序列之后，明確了遷移只能從源物理機(jī)序列到目標(biāo)物理機(jī)序列，很好地避免了一臺虛擬機(jī)的多次遷移現(xiàn)象發(fā)生(即在一次遷移過程中，一臺虛擬機(jī)被遷移到某臺物理機(jī)之后，又再次被遷移到其他的物理機(jī))。

步驟103：將源物理機(jī)序列SList中的虛擬機(jī)遷移到目標(biāo)物理機(jī)序列DList中

遍歷源物理機(jī)序列SList，對于其中的每一臺物理機(jī)pm，將其中的虛擬機(jī)按照整體遷移的方式，即計(jì)算pm已分配給虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬資源量之和，分別記為AllocatedCPU，AllocatedRAM，AllocatedBW，接著在目標(biāo)物理服務(wù)器序列DList中，選擇空閑資源量大于pm已分配的資源量的物理服務(wù)器tpm，確保能夠容納pm中的虛擬機(jī)，這里主要分為三種情況，假設(shè)滿足條件的tpm的集合為tpmSet；

第一種情況：

|tpmSET|＞1，即在DList中存在多個(gè)物理機(jī)滿足上述的條件，那么選擇其中一個(gè)目標(biāo)物理機(jī)tpm，使得該物理機(jī)在接受pm的虛擬機(jī)遷移之后，各類資源的使用最平衡，將pm中的虛擬機(jī)全部遷移到tpm中，同時(shí)將pm切換至休眠模式或者關(guān)閉；

第二種情況：

|tpmSET|＝0，即不存在滿足條件的物理機(jī)，那么不遷移pm中的任何虛擬機(jī)。繼續(xù)處理SList中的下一臺物理機(jī)，即在遷移的處理過程中，可能會出現(xiàn)部分的源物理機(jī)并沒有實(shí)施遷移；

第三種情況：

|tpmSET|＝1，即只存在一個(gè)滿足條件的物理服務(wù)器tpm，則直接將pm中的所有虛擬機(jī)都遷移至tpm中，同時(shí)將pm切換至休眠模式或者關(guān)閉；

遍歷源物理機(jī)序列SList，繼續(xù)處理下一臺物理機(jī)，直至處理完SList中的所有物理機(jī)為止，完成虛擬機(jī)的遷移的整個(gè)過程。

在本實(shí)施例中，物理機(jī)在接受pm的虛擬機(jī)遷移之后，物理服務(wù)器各類資源的均衡程度，使用平衡度來衡量單個(gè)物理服務(wù)器各類資源利用均衡程度，各類資源包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬，資源利用率偏度計(jì)算如下所示：

其中r_i表示物理服務(wù)器p的第i種資源的利用率，表示物理服務(wù)器p上各種資源利用率的平均值，即資源利用率偏度以量化的形式表示物理服務(wù)器p上各種資源利用的均衡程度，偏度值越大，表示各類資源利用率的差別越大，即資源利用平衡度低；偏度值越小，表示各類資源的利用率越接近，資源碎片少，如偏度的最小值是0，此時(shí)表示各類資源的利用率都相同，即平衡度最好，此外，還假定，若則skewness(p)＝0。

本發(fā)明實(shí)施方式提供的云計(jì)算中一種資源高效利用的虛擬機(jī)遷移方法，通過設(shè)置整合條件，以一種二分的方式來遷移整合滿足整合條件的物理機(jī)集合，可以有效地整合分布稀疏的虛擬機(jī)，并減少整合過程中的虛擬機(jī)遷移次數(shù)，同時(shí)考慮平衡物理服務(wù)器各維度資源的使用，很好地緩解許多物理機(jī)長期處于資源利用率低的情況。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。