[发明专利]一种节能数据中心的虚拟机迁移方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟网络技术领域，更为具体地讲，涉及一种节能数据中心的虚拟机迁移方法。

背景技术

为了更加高效和灵活地使用数据中心的各种资源，包括物理机资源和网络资源，虚拟机（Virtual Machine）技术已经越来越普遍地应用到数据中心。这些虚拟机可以在数据中心的物理机之间、不同机架间，甚至不同的数据中心间进行任务迁移（虚拟机任务的整体迁移）。通过数据中心网络或者数据中心间的网络连接起来的虚拟机集合，灵活地提供了丰富多样的云计算服务。由于虚拟机服务的需求在长时间周期内是规律变化的，所以通过将虚拟机任务迁移整合到尽可能少的物理机和机架上，从而关闭空闲的设备（物理机设备和网络交换设备），就可以达到一定程度上的节能目的。因此有效的虚拟机迁移策略可以使数据中心达到更好的节能效果，然而数据中心内复杂的资源关系让这个问题的求解十分复杂，使得该技术领域方向需要更多相关的努力和研究。

为了使数据中心有更高的能效，研究人员从各个技术领域尝试更好的方法，包括：硬件的功率均衡设计、网络设备可管理的流量工程（TE，Traffic Engineering）、虚拟机整合等。这些方法都显示出，适当关闭数据中心内的一些空闲设备，可以有效地达到节能的目的。

通过虚拟机迁移和整合的方法来关闭设备的方案中，目前的方法都忽略了虚拟机的网络流量需求，仅考虑了虚拟机占用的计算、存储、迁移带宽等资源的约束，有很大的局限性，这可能导致更多的网络设备的占用或者带宽约束的不满足，反而无法达到更好的节能目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，一种节能数据中心的虚拟机迁移方法，增加对虚拟机业务流量的考虑，在实现虚拟机迁移节能的同时，减少虚拟机业务流量，并以尽量少的迁移次数来达到优化数据中心节能效果的目的。

为实现上述发明目的，本发明节能数据中心的虚拟机迁移方法，包括以下步骤：

S1：将既有虚拟机映射方案中所有物理机的集合记为S；

S2：，统计集合S中每个物理机上映射的虚拟机数量，选择集合S中虚拟机数量最少的物理机m，将该物理机m上映射的虚拟机集合记为H(m)，统计H(m)中所有虚拟机的总业务流量，将H(m)以外的其他所有虚拟机集合记为E；

S3：如果H(m)为空集，进入步骤S4，如果不为空集，选择H(m)中总业务流量最大的虚拟机i，在集合S中除物理机m以外的其他物理机查找剩余资源容量可满足虚拟机i的物理机，资源包括CPU、内存、出口流量，如果不存在，迁移结束；如果只存在一个符合的物理机，将其作为迁移物理机，进入步骤S6；如果存在多个符合的物理机，进入步骤S5；

S4：将物理机m从集合S中删除，返回步骤S2；

S5：对于每个符合的物理机t，计算迁移后虚拟机i与其他物理机上的虚拟机之间的业务流量代价T，计算公式为：

T＝Σ_j∈ED(i,j)×C(t,π(j))+Σ_j∈ED(j,i)×C(π(j),t)

其中，D(i,j)表示虚拟机i到虚拟机j的有向业务流量，π(j)为虚拟机j映射的物理机，C(t,π(j))表示物理机t到物理机π(j)的单位业务流量的通信代价，j∈E；D(j,i)表示虚拟机j到虚拟机i的有向业务流量，C(π(j),t)表示物理机π(j)到物理机t的单位业务流量的通信代价；

选择业务流量代价T最小的物理机作为迁移物理机，进入步骤S6；

S6：更改虚拟机i的映射地址，将虚拟机i迁移到迁移物理机上，将虚拟机i从集合H(m)中删除，返回步骤S3。

进一步地，步骤S3中进行查找前，将物理机集合S中的各物理机按照剩余资源大小降序排列

其中，步骤S6中通信代价为两个物理机间的跳数。

其中，步骤S6中的通信代价为两个物理机间路径的链路权重之和。