基于虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的資源調(diào)度策略研究

王素芳

【摘? ?要】 隨著時(shí)代的發(fā)展，虛擬化技術(shù)成為了現(xiàn)代實(shí)現(xiàn)資源調(diào)動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)，虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)作為虛擬化技術(shù)中的核心內(nèi)容，可以均衡云計(jì)算負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)更加高效率的資源調(diào)度，本文介紹了資源調(diào)度構(gòu)架，并提出了雙限值的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的資源調(diào)度策略。

【關(guān)鍵詞】 虛擬機(jī);資源調(diào)度;雙限值

[Abstract] With the development of the times， virtualization technology has become the key technology of modern resource mobilization. As the core content of virtualization technology， virtual machine dynamic migration technology can balance the load of cloud computing and achieve more efficient resource scheduling. This paper introduces the framework of resource scheduling， and puts forward the resource scheduling strategy of dual-limit virtual machine dynamic migration.

[Keywords]? virtual machine; resource scheduling;double threshol

1? 虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移涉及的云計(jì)算資源調(diào)度架構(gòu)

云計(jì)算資源調(diào)度框架分為對(duì)等式框架和web服務(wù)負(fù)載均衡框架。對(duì)等式框架為由多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)可以為虛擬機(jī)提供運(yùn)行環(huán)境，保障能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)遷移中監(jiān)聽模塊的正常運(yùn)行，以及能夠?yàn)楸镜剡w移及中心控制引擎的部署創(chuàng)造有利環(huán)境，以便于保證服務(wù)節(jié)點(diǎn)負(fù)載信息及控制節(jié)點(diǎn)指令的準(zhǔn)確執(zhí)行。監(jiān)聽模塊是一種具有一定周期性特點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)資源監(jiān)聽裝置，在監(jiān)聽過程中會(huì)將資源使用情況反饋給控制節(jié)點(diǎn)。觸發(fā)遷移模塊是一種在二指平滑算法基礎(chǔ)上觸發(fā)策略形成，這類模塊在負(fù)載均衡上會(huì)搭載負(fù)載閥值，保證節(jié)點(diǎn)負(fù)載監(jiān)聽的正常運(yùn)行，一旦負(fù)載超過設(shè)置的閥值，負(fù)載均衡就會(huì)打破，從而觸發(fā)安全防范裝置。虛擬機(jī)調(diào)度模塊主要作用就是發(fā)送和執(zhí)行虛擬機(jī)調(diào)度命令，當(dāng)模塊接收到觸發(fā)模塊遷移指令時(shí)，虛擬調(diào)度模塊可以向中心控制引擎節(jié)點(diǎn)發(fā)送選擇指令，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)需要遷移的虛擬機(jī)進(jìn)行編號(hào)及遷移過程，最終完成指令遷移恢復(fù)。

2? 虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移中涉及的中心控制引擎

虛擬機(jī)內(nèi)每個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)都配置了中心控制引擎，臨時(shí)控制節(jié)點(diǎn)也配置了激活狀態(tài)中心控制引擎，其中心控制引擎主要由動(dòng)態(tài)管理節(jié)點(diǎn)、選擇目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)通信模塊組成。選擇目標(biāo)節(jié)點(diǎn)模塊主要作用是接收所有服務(wù)節(jié)點(diǎn)觸發(fā)的遷移模塊負(fù)載信息，以及分析處理反饋的遷移模塊負(fù)載信息并將其生成符合目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的序列。當(dāng)服務(wù)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求虛擬機(jī)遷移指令時(shí)，選擇目標(biāo)節(jié)點(diǎn)模塊可以選擇合適節(jié)點(diǎn)，將分析結(jié)果返回請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)中。一般，在保存服務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送負(fù)載信息之前，一定要提前向系統(tǒng)發(fā)送申請(qǐng)內(nèi)存指令，系統(tǒng)才能通過delete及new操作實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的申請(qǐng)及釋放。在面對(duì)動(dòng)態(tài)管理節(jié)點(diǎn)模塊功能較少的框架，可以自己先判斷服務(wù)節(jié)點(diǎn)要求，減少了其他不必要的操作，這時(shí)候的管理模塊只需要進(jìn)行某個(gè)集群節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的監(jiān)控和維護(hù)，然后針對(duì)超負(fù)載系統(tǒng)啟動(dòng)其停用的節(jié)點(diǎn)，可以大大減少操作難度。在節(jié)點(diǎn)故障的解決上，模塊可以實(shí)現(xiàn)心跳檢測(cè)功能，全面收集集群服務(wù)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，以及向活動(dòng)服務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送心跳數(shù)據(jù)包。為了保證檢測(cè)效果的正確，減少?zèng)]必要的頻繁通信，必須降低節(jié)點(diǎn)被動(dòng)終止服務(wù)的概率。

3? 虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度策略的算法

根據(jù)目前掌握的監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)使用率的分析結(jié)果表明，當(dāng)特定節(jié)點(diǎn)中的虛擬機(jī)使用率超出限定的最大值時(shí)，節(jié)點(diǎn)所在的虛擬機(jī)就會(huì)立即執(zhí)行從節(jié)點(diǎn)中遷出的指令，避免SLA被破壞，保證云計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行。當(dāng)特定節(jié)點(diǎn)中的虛擬機(jī)低于限定值時(shí)，所有虛擬機(jī)將全部從節(jié)點(diǎn)中遷移，并且自動(dòng)關(guān)閉物理機(jī)節(jié)點(diǎn)，在保證云計(jì)算機(jī)正常功能的基礎(chǔ)上節(jié)省閑置節(jié)點(diǎn)電力能源的損耗。執(zhí)行虛擬機(jī)遷移操作，負(fù)載均衡度會(huì)通過服務(wù)器進(jìn)行CPU使用率計(jì)算，數(shù)據(jù)以使用率方差為依據(jù)，目前服務(wù)器資源用i來表示，CPU使用率用 來表示，宿主機(jī)數(shù)量用m來表示，一定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行過程中CPU使用率平均值通過以下公式算：

負(fù)載C公式可以通過以下公式計(jì)算得到：

計(jì)算得到的值可以判斷是否負(fù)載存于均衡狀態(tài)，知道系統(tǒng)是否需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行負(fù)載均衡調(diào)整。此外，通過負(fù)載均衡值，可以作為降低均衡度的數(shù)據(jù)參考。能耗計(jì)算：如果假定服務(wù)器閑置時(shí)電力消耗占總能耗的百分比為K，服務(wù)器滿狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的能源消耗為 ，服務(wù)器CPU的使用率設(shè)定為 ，計(jì)算云計(jì)算機(jī)不斷的運(yùn)行過程中總的能源消耗量：

通過計(jì)算可以得到SLA破壞的程度，下面為SLA公式可以分析破壞百分比：

4? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度策略算法主要是在大規(guī)模的云數(shù)據(jù)中心進(jìn)行大規(guī)模仿真實(shí)驗(yàn)評(píng)估，以獲取相應(yīng)的遷移次數(shù)和以及遷移的SLA破壞數(shù)據(jù)，以明確云計(jì)算系統(tǒng)的遷移虛擬機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，展現(xiàn)其節(jié)能目標(biāo)的同時(shí)促使其改進(jìn)。以下表1 是獲得的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移過程性能參數(shù)數(shù)據(jù)。從表1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)本方案的單限定值和雙限定值資源調(diào)度策略與不考慮節(jié)能的（Non Power，NPA）的資源調(diào)度策略比較更能體現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)，簡(jiǎn)單的單個(gè)限定值（Simple Threshol，ST）與（Double Threshol，DT）雙限定值比較可以看出雙限定值的策略明顯減少了遷移次數(shù)和遷移過程中造成的SLA破壞。雙限定值的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的調(diào)度策略，是將當(dāng)前負(fù)載狀況與負(fù)載過重或過輕兩個(gè)限定值比較介于二者之間能耗較低的虛擬機(jī)遷移至目標(biāo)點(diǎn)。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的資源調(diào)度策略研究主要從云計(jì)算資源調(diào)度架構(gòu)、中心控制引擎、虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度策略算法方面入手，只要通過改善云計(jì)算資源調(diào)度構(gòu)建，改良中心引擎控制，優(yōu)化虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度算法，就可以達(dá)到良好的均衡效果，從而實(shí)現(xiàn)隨著虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移時(shí)間的不斷增加，虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略負(fù)載均衡不斷減少目標(biāo)，進(jìn)而解決云環(huán)境中負(fù)載不均衡的問題，避免造成資源空閑浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙 丹，沈蘇彬，吳振宇. 一種面向節(jié)能的虛擬機(jī)在線遷移解決方案[J]. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2018，28（02）：78-82+87.

[2] 成源浩. 電力云計(jì)算平臺(tái)資源調(diào)度策略探析[J]. 無線互聯(lián)科技，2018，15（11）：113-114.