CN109828829B - 一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，属于云计算技术领域。该方法针对大规模灾难对骨干网络物理节点造成的严重威胁，根据灾难预警时间、虚拟机内存大小以及虚拟机宕机时间，对受到威胁的虚拟网及其相关节点进行重构和撤离。本发明采用后复制迁移技术，在迁移流量均衡原则下为待撤离虚拟机分配最佳的撤离路径和初始带宽，并根据网络资源情况动态调整撤离路径上的带宽，最大化预警时间内虚拟机的撤离完成率。

Description

一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法

技术领域

本发明属于云计算技术领域，具体涉及一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法。

背景技术

云计算通过虚拟化技术将底层物理网络资源虚拟化，并放入共享资源池，为用户提供灵活、可租赁的资源。用户可根据自身需求租赁合适的资源以组建所需的虚拟网络。网络虚拟化可以将多个虚拟网络映射于同一底层物理网络，虚拟节点一般以虚拟机的形式存在，而作为底层物理网络节点的服务器中一般存在多个虚拟机。虚拟机通过虚拟链路互联，而服务器或者数据中心通过底层物理链路互联。

虚拟机迁移对于网络负载均衡、网络节能以及抗毁问题等具有极其重要的意义。目前虚拟机的在线迁移技术主要包括：基于内存的预复制迁移技术，基于内存的后复制迁移技术。相对于预复制迁移，后复制迁移省掉了脏码的迭代传输过程，因此迁移的数据量更少、迁移时间更短。

大规模灾难事件，如：地震，会对底层物理网络造成严重的威胁和破坏，进而影响到映射其上的虚拟网络。地震的预警时间主要由地震波的传播速度决定，一般在几秒到几十秒不等。如何在短暂的预警时间内对虚拟机进行快速撤离，减少灾难对虚拟网业务的影响并降低服务提供商和用户的损失，已成为云计算领域的一个急需解决的问题。

本发明综合考虑了灾难预警时间、虚拟机内存大小以及虚拟机宕机时间，采用后复制迁移技术，对受到威胁的虚拟机制定最佳的撤离策略，从而最大化预警时间内虚拟机的撤离完成率。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种最大化预警时间内虚拟机的撤离完成率的基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法。本发明的技术方案如下：

一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，根据灾难预警时间、虚拟机内存大小以及虚拟机宕机时间，采用后复制迁移技术，对受到威胁的虚拟网及其相关节点进行重构和撤离，具体包括以下步骤：

101、令当前时刻t_c＝0，所有待撤离虚拟机{m_i}撤离的数据量

撤离结束时刻

T为预警时间；

102、如果待撤离虚拟机集合

对M中每个待撤离虚拟机m_i重构虚拟网，跳转到步骤103，否则，跳转到步骤104；

103、为完成重构的待撤离虚拟机m_i计算并分配撤离路由和带宽

并将撤离路由及带宽分配成功的待撤离虚拟机m_i移入执行撤离的虚拟机集合M_c；

104、如果

对M_c中所有m_i执行撤离，跳转到步骤105，否则，算法结束；

105、对宕机结束时刻

的m_i(∈M_c)，升级撤离带宽

至撤离路径带宽容量上限，更新撤离结束时刻

106、在

期间，如果有m_i(∈M_c)宕机结束，令

将相应m_i的撤离带宽

升级至撤离路径带宽容量上限，并更新相应的撤离结束时刻

跳转到步骤106继续执行，否则，跳转到步骤107；

107、当

时，标识当前时刻完成撤离的m_i并更新网络资源，将该m_i从集合M_c中删除，跳转到步骤102。

进一步的，所述步骤102对待撤离虚拟机集合M中每个m_i重构虚拟网的步骤包括：

1)在风险区域外，为待撤离虚拟机m_i寻找节点资源足够的备选目标节点，使得A_i中的每一个节点距离该目标节点的距离不超过h跳，并将其全部放入集合S_i中，其中，A_i为虚拟机m_i的相邻虚拟机所映射的物理节点集合；

2)如果

对S_i中每一个备选目标节点，采用Dijkstra最小代价路由算法计算重构相应虚拟网络所需的路由和带宽资源，并将无法找到重构资源的目标节点从集合S_i中删除，否则，将m_i从集合M中删除；

3)如果

选择步骤2)中重构资源代价最小的节点标记为目标节点，并在网络中预留相应的节点和带宽资源。

进一步的，所述步骤103为完成重构的m_i分配带宽

使用的撤离带宽计算公式定义为：

公式(1)中，D_i表示虚拟机m_i的内存数据量，T表示预警时间，τ_g表示虚拟机宕机时间上限。

进一步的，所述步骤103为完成重构的m_i计算撤离路由采用的是Dijkstra算法，其链路代价计算公式定义为：

公式(2)中，c_l为物理链路l(∈E)的代价，E为物理网络链路集合，V为物理网络节点集合，|V|表示物理网络节点数，n表示经过链路l的撤离路径数，公式(2)第一部分

用于约束撤离通路的物理链路跳数，第二部分

用于均衡撤离路径的流量分布。

进一步的，所述步骤105和106更新相应的撤离结束时刻

的计算公式定义为：

公式(3)中，

表示虚拟机m_i的撤离结束时刻，t_c表示当前时刻，D_i表示虚拟机m_i的内存数据量，

表示当前虚拟机m_i已撤离的数据量，

表示当前虚拟机m_i的撤离带宽。

进一步的，所述步骤106在

期间，

的定义如下：

公式(4)中，

表示下一个最先完成撤离的虚拟机m_i对应的撤离结束时刻，

表示未来将完成撤离的虚拟机撤离结束时刻的集合。

本发明的优点及有益效果如下：

针对大规模灾难事件对虚拟网业务造成的严重影响，本发明提出一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，对受到灾难威胁的虚拟网及其相关节点进行重构和撤离。本发明采用后复制迁移技术，根据灾难预警时间、虚拟机内存大小以及虚拟机宕机时间，设计虚拟机撤离带宽计算公式，保证待撤离虚拟机的初始带宽需求；根据迁移流量均衡原则，设计链路代价公式，采用Dijkstra算法为待撤离虚拟机寻找最佳的撤离路径；根据网络资源情况自适应调整虚拟机的撤离带宽，动态优化网络带宽资源利用率，从而最大化预警时间内虚拟机的撤离完成率。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

本发明内容所涉及的概念和模型如下：

1.物理网络模型

假设物理网络拓扑为G(V,E)，其中V表示物理节点集合，每一个物理节点均具备数据存储和路由能力，E表示物理链路集合。

2.本发明内容所涉及的其它符号说明如下：

·M：待撤离虚拟机集合，m_i∈M

·A_i：虚拟机m_i的相邻虚拟机所映射的物理节点集合

·S_i：虚拟机m_i重映射的备选目标物理节点集合

·T：预警时间门限值

·τ_g：虚拟机宕机时间上限

·

虚拟机m_i的宕机结束时刻

·

虚拟机m_i的撤离结束时刻

·D_i：虚拟机m_i的内存数据量

·t_c：当前时刻

·

当前虚拟机m_i的撤离带宽

·

当前虚拟机m_i已撤离的数据量

·M_c：执行撤离的虚拟机集合

·

表示未来将完成撤离的虚拟机撤离结束时刻的集合。

本发明的技术方案说明如下：

1.虚拟网重构方法

步骤1：在风险区域外，为m_i寻找节点资源足够的备选目标节点，使得A_i中的每一个节点距离该目标节点的距离不超过h跳，并将其全部放入集合S_i中；

步骤2：如果

对S_i中每一个目标节点，计算重构相应虚拟网络所需的路由和带宽资源，并将无法找到重构资源的备选目标节点从S_i中删除，否则，将m_i从集合M中删除；

步骤3：如果

选择重构资源代价最小的备选节点标记为目标节点，并在网络中预留相应的节点和带宽资源。

2.撤离带宽计算公式

虚拟机m_i撤离带宽

的计算公式定义为：

公式(1)中，D_i表示虚拟机m_i的内存数据量，T表示预警时间，τ_g表示虚拟机宕机时间上限。

3、撤离路由链路代价公式

虚拟机m_i撤离路由的计算采用Dijkstra算法，其中，链路代价公式定义为：

公式(2)中，c_l为链路l(∈E)的代价，|V|表示物理网络节点数，n表示经过链路l的撤离路径数。公式(2)第一部分

用于约束撤离通路的物理链路跳数，第二部分

用于均衡撤离路径的流量分布。

4、撤离结束时刻

的计算公式定义为：

公式(3)中，

表示虚拟机m_i的撤离结束时刻，t_c表示当前时刻，D_i表示虚拟机m_i的内存数据量，

表示当前虚拟机m_i已经撤离的数据量，

表示当前虚拟机m_i的撤离带宽。

一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：初始化t_c＝0，

步骤2：如果

对M中每个m_i重构虚拟网，跳转到步骤3，否则，跳转到步骤4；

步骤3：根据公式(1)为完成重构的m_i计算并分配撤离路由和带宽

并将撤离路由及带宽分配成功的m_i移入集合M_c；

步骤4：如果

对M_c中所有m_i执行撤离，跳转到步骤5，否则，算法结束；

步骤5：对

的m_i(∈M_c)，升级撤离带宽

至撤离路径带宽容量上限，并根据公式(3)更新

步骤6：在

期间，如果有m_i(∈M_c)宕机结束，令

将相应m_i的撤离带宽

升级至撤离路径带宽容量上限，并根据公式(3)更新

跳转到步骤6，否则，跳转到步骤7；

步骤7：当

时，标识当前时刻完成撤离的m_i并更新网络资源，将该m_i从集合M_c中删除，跳转到步骤2。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，其特征在于，根据灾难预警时间、虚拟机内存大小以及虚拟机宕机时间，采用后复制迁移技术，对受到威胁的虚拟网及其相关节点进行重构和撤离，具体包括以下步骤：

101、令当前时刻t_c＝0，所有待撤离虚拟机{m_i}撤离的数据量

撤离结束时刻

T为预警时间；

102、如果待撤离虚拟机集合

对M中每个待撤离虚拟机m_i重构虚拟网，跳转到步骤103，否则，跳转到步骤104；

103、为完成重构的待撤离虚拟机m_i计算并分配撤离路由和带宽

并将撤离路由及带宽分配成功的待撤离虚拟机m_i移入执行撤离的虚拟机集合M_c；

104、如果

对M_c中所有m_i执行撤离，跳转到步骤105，否则，算法结束；

105、对宕机结束时刻

的m_i(∈M_c)，升级撤离带宽

至撤离路径带宽容量上限，更新撤离结束时刻

106、在

期间，如果有m_i(∈M_c)宕机结束，令

将相应m_i的撤离带宽

升级至撤离路径带宽容量上限，并更新相应的撤离结束时刻

跳转到步骤106继续执行，否则，跳转到步骤107；

107、当

时，标识当前时刻完成撤离的m_i并更新网络资源，将该m_i从集合M_c中删除，跳转到步骤102；

所述步骤106在

期间，

的定义如下：

公式(4)中，

表示下一个最先完成撤离的虚拟机m_i对应的撤离结束时刻，

表示未来将完成撤离的虚拟机撤离结束时刻的集合。

2.根据权利要求1所述的一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，其特征在于，所述步骤102对待撤离虚拟机集合M中每个m_i重构虚拟网的步骤包括：

1)在风险区域外，为待撤离虚拟机m_i寻找节点资源足够的备选目标节点，使得A_i中的每一个节点距离该目标节点的距离不超过h跳，并将其全部放入集合S_i中，其中，A_i为虚拟机m_i的相邻虚拟机所映射的物理节点集合；

2)如果

对S_i中每一个备选目标节点，采用Dijkstra最小代价路由算法计算重构相应虚拟网络所需的路由和带宽资源，并将无法找到重构资源的目标节点从集合S_i中删除，否则，将m_i从集合M中删除；

3)如果

选择步骤2)中重构资源代价最小的节点标记为目标节点，并在网络中预留相应的节点和带宽资源。

3.根据权利要求2所述的一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，其特征在于，所述步骤103为完成重构的m_i分配带宽

使用的撤离带宽计算公式定义为：

公式(1)中，D_i表示虚拟机m_i的内存数据量，T表示预警时间，τ_g表示虚拟机宕机时间上限。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，其特征在于，所述步骤103为完成重构的m_i计算撤离路由采用的是Dijkstra算法，其链路代价计算公式定义为：

公式(2)中，c_l为物理链路l(∈E)的代价，E为物理网络链路集合，V为物理网络节点集合，|V|表示物理网络节点数，n表示经过链路l的撤离路径数，公式(2)第一部分

用于约束撤离通路的物理链路跳数，第二部分

用于均衡撤离路径的流量分布。

5.根据权利要求1-3之一所述的一种基于灾难预警时间的虚拟机快速撤离方法，其特征在于，所述步骤105和106更新相应的撤离结束时刻

的计算公式定义为：

公式(3)中，

表示虚拟机m_i的撤离结束时刻，t_c表示当前时刻，D_i表示虚拟机m_i的内存数据量，

表示当前虚拟机m_i已撤离的数据量，

表示当前虚拟机m_i的撤离带宽。

Images