基于虛擬機動態遷移的資源調度策略研究

王素芳

【摘? ?要】 隨著時代的發展，虛擬化技術成為了現代實現資源調動的關鍵技術，虛擬機動態遷移技術作為虛擬化技術中的核心內容，可以均衡云計算負載，從而實現更加高效率的資源調度，本文介紹了資源調度構架，并提出了雙限值的虛擬機動態遷移的資源調度策略。

【關鍵詞】 虛擬機;資源調度;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? 虛擬機動態遷移涉及的云計算資源調度架構

云計算資源調度框架分為對等式框架和web服務負載均衡框架。對等式框架為由多個服務節點構成，每個服務節點可以為虛擬機提供運行環境，保障能夠實現動態遷移中監聽模塊的正常運行，以及能夠為本地遷移及中心控制引擎的部署創造有利環境，以便于保證服務節點負載信息及控制節點指令的準確執行。監聽模塊是一種具有一定周期性特點的節點資源監聽裝置，在監聽過程中會將資源使用情況反饋給控制節點。觸發遷移模塊是一種在二指平滑算法基礎上觸發策略形成，這類模塊在負載均衡上會搭載負載閥值，保證節點負載監聽的正常運行，一旦負載超過設置的閥值，負載均衡就會打破，從而觸發安全防范裝置。虛擬機調度模塊主要作用就是發送和執行虛擬機調度命令，當模塊接收到觸發模塊遷移指令時，虛擬調度模塊可以向中心控制引擎節點發送選擇指令，并且可以實現對需要遷移的虛擬機進行編號及遷移過程，最終完成指令遷移恢復。

2? 虛擬機動態遷移中涉及的中心控制引擎

虛擬機內每個服務節點都配置了中心控制引擎，臨時控制節點也配置了激活狀態中心控制引擎，其中心控制引擎主要由動態管理節點、選擇目標節點、網絡通信模塊組成。選擇目標節點模塊主要作用是接收所有服務節點觸發的遷移模塊負載信息，以及分析處理反饋的遷移模塊負載信息并將其生成符合目標節點的序列。當服務節點請求虛擬機遷移指令時，選擇目標節點模塊可以選擇合適節點，將分析結果返回請求節點中。一般，在保存服務節點發送負載信息之前，一定要提前向系統發送申請內存指令，系統才能通過delete及new操作實現內存的申請及釋放。在面對動態管理節點模塊功能較少的框架，可以自己先判斷服務節點要求，減少了其他不必要的操作，這時候的管理模塊只需要進行某個集群節點狀態的監控和維護，然后針對超負載系統啟動其停用的節點，可以大大減少操作難度。在節點故障的解決上，模塊可以實現心跳檢測功能，全面收集集群服務節點狀態信息，以及向活動服務節點發送心跳數據包。為了保證檢測效果的正確，減少沒必要的頻繁通信，必須降低節點被動終止服務的概率。

3? 虛擬機動態資源調度策略的算法

根據目前掌握的監測的數據使用率的分析結果表明，當特定節點中的虛擬機使用率超出限定的最大值時，節點所在的虛擬機就會立即執行從節點中遷出的指令，避免SLA被破壞，保證云計算機正常運行。當特定節點中的虛擬機低于限定值時，所有虛擬機將全部從節點中遷移，并且自動關閉物理機節點，在保證云計算機正常功能的基礎上節省閑置節點電力能源的損耗。執行虛擬機遷移操作，負載均衡度會通過服務器進行CPU使用率計算，數據以使用率方差為依據，目前服務器資源用i來表示，CPU使用率用 來表示，宿主機數量用m來表示，一定時間內運行過程中CPU使用率平均值通過以下公式算：

負載C公式可以通過以下公式計算得到：

計算得到的值可以判斷是否負載存于均衡狀態，知道系統是否需要采取相應的措施進行負載均衡調整。此外，通過負載均衡值，可以作為降低均衡度的數據參考。能耗計算：如果假定服務器閑置時電力消耗占總能耗的百分比為K，服務器滿狀態運行時的能源消耗為 ，服務器CPU的使用率設定為 ，計算云計算機不斷的運行過程中總的能源消耗量：

通過計算可以得到SLA破壞的程度，下面為SLA公式可以分析破壞百分比：

4? 實驗結果

虛擬機動態資源調度策略算法主要是在大規模的云數據中心進行大規模仿真實驗評估，以獲取相應的遷移次數和以及遷移的SLA破壞數據，以明確云計算系統的遷移虛擬機的優缺點，展現其節能目標的同時促使其改進。以下表1 是獲得的虛擬機動態遷移過程性能參數數據。從表1的實驗結果可以發現本方案的單限定值和雙限定值資源調度策略與不考慮節能的（Non Power，NPA）的資源調度策略比較更能體現了節能的目標，簡單的單個限定值（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和遷移過程中造成的SLA破壞。雙限定值的虛擬機動態遷移的調度策略，是將當前負載狀況與負載過重或過輕兩個限定值比較介于二者之間能耗較低的虛擬機遷移至目標點。

5? 結語

綜上所述，基于虛擬機動態遷移的資源調度策略研究主要從云計算資源調度架構、中心控制引擎、虛擬機動態資源調度策略算法方面入手，只要通過改善云計算資源調度構建，改良中心引擎控制，優化虛擬機動態資源調度算法，就可以達到良好的均衡效果，從而實現隨著虛擬機動態遷移時間的不斷增加，虛擬機動態遷移策略負載均衡不斷減少目標，進而解決云環境中負載不均衡的問題，避免造成資源空閑浪費。

參考文獻：

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