[发明专利]一种虚拟机必需网络带宽保障方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟机系统中网络资源调度和分配方法，具体涉及一种虚拟机必需网络带宽保障方法，用于将有限的网络带宽资源分配给有使用需求的虚拟机，以保障各虚拟机维持网络服务的必需网络带宽。

背景技术

虚拟机系统在硬件设施利用率、服务可靠性、服务器的整合等方面具有巨大的优势，正面临着前所未有的发展和机遇。虚拟机系统包括虚拟化平台和多个虚拟机，各虚拟机中配置一块或多块虚拟网卡，多个虚拟机可以在一个物理平台上同时运行，各虚拟网卡各自使用一定的网络带宽，虚拟网卡之间相互独立，能够公平、安全的分享物理网络的资源。

随着越来越多的网络应用需要向用户提供持续、稳定的服务，虚拟化平台在网络繁忙时，如何确保虚拟机依然能够以稳定的质量向用户提供连续不间断的服务，成为虚拟机网络质量保证的一个问题。通过虚拟化平台中网络带宽控制算法，控制虚拟机中虚拟网卡的带宽分配，是实现虚拟机网络分配的一种方法。

剑桥大学2003年所提出的Xen虚拟化平台，使用带有权值的先进先出策略，实现对虚拟机中虚拟网卡带宽的上限控制。虚拟化平台读取各虚拟网卡的网络带宽预定值，并据此为各虚拟网卡分配网络带宽额度。网络带宽额度为周期时间内，虚拟网卡可以使用网络带宽的最大值，当虚拟网卡对带宽的需求大于预分配的网络带宽额度时，虚拟网卡申请并等待下一周期时间虚拟化平台再次分配网络带宽额度。在此基础之上，各虚拟网卡共享网络带宽资源。

现有网络带宽的分配方法，当N块虚拟网卡同时繁忙时，各虚拟网卡可以使用物理网络带宽的1/N，虚拟网卡可以实现公平共享网络资源；但为了保证虚拟机的网络服务质量，虚拟化平台需要保障虚拟机维持服务所需要的最少网络带宽，本申请中称为必需网络带宽，现有网络带宽的分配方法中，虚拟化平台通过权值限制其他虚拟网卡的最大带宽额度，来保障某些虚拟网卡的必需网络带宽，这一策略的弊端在于，当网络带宽有空闲时，其他虚拟网卡受限于带宽上限，无法充分利用空闲的网络带宽资源，造成网络资源的浪费；虚拟机在启动时，通过读取虚拟机配置文件，确定虚拟机网络带宽等信息，实现对虚拟机网络的初始化，在虚拟机运行过程中，网络配置修改无法生效，对带宽的再次分配只能通过中断用户服务，重启虚拟机实现。

发明内容

本发明提出一种虚拟机中必需网络带宽保障方法，解决现有网络带宽控制方法中，网络配置无法修改、无法保障虚拟网卡必需最小带宽的问题，实时修改虚拟网卡带宽额度，以保证各虚拟网卡的必需网络带宽，并最大程度利用物理带宽，提高网络硬件设备的利用率。

本发明的一种虚拟机必需网络带宽保障方法，用于包括虚拟化平台和M个虚拟机的虚拟机系统，M＝1～32，各虚拟机中配置1～2块虚拟网卡，顺序包括下述步骤：

一、网络带宽额度分配步骤，包括下述过程：

1.1虚拟化平台从用户配置文件读取各虚拟网卡的必需网络带宽，用户配置文件为有需求的虚拟网卡设置其必需网络带宽，将其它虚拟网卡的必需网络带宽设置为0，各虚拟网卡必需网络带宽总和小于或等于物理带宽；

1.2虚拟化平台依据所读取的用户配置文件，为各虚拟网卡分配周期时间内的网络带宽初始值，周期时间为5～50毫秒；

二、忙或闲状态判断步骤，虚拟化平台监测周期时间内各虚拟网卡实际带宽需求，判断各虚拟网卡实际带宽需求是否小于或等于分配的网络带宽额度，是则该虚拟网卡为空闲状态，否则该虚拟网卡为繁忙状态，转步骤三；

三、网络带宽额度调整步骤，包括下述过程：

3.1将各繁忙状态虚拟网卡的网络带宽额度增加步进带宽，判断所有虚拟网卡网络带宽额度总和是否小于或者等于物理带宽，是则转步骤二；否则进行过程3.2；

3.2将各空闲状态虚拟网卡的网络带宽额度减少步进带宽，判断所有虚拟网卡网络带宽额度总和是否小于或者等于物理带宽，是则转步骤二；否则进行过程3.3；

3.3将各繁忙状态虚拟网卡的网络带宽额度与其必需网络带宽比较，将超出必需网络带宽最多的虚拟网卡的网络带宽额度减少2倍步进带宽，判断所有虚拟网卡网络带宽额度总和是否小于或者等于物理带宽；是则转步骤二；否则进行过程3.4；

3.4将所有虚拟网卡网络带宽额度总和减去物理带宽，余额由所有繁忙状态虚拟网卡的网络带宽额度平均扣除，转步骤二；

所述物理带宽为虚拟化平台提供的物理网络带宽总和，所述步进带宽为0.001～0.05倍物理带宽。