[发明专利]在NDN下基于双向管道方式实现虚拟机在线迁移的方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域和云计算技术领域，尤其是涉及一种在NDN(Named Data Networking，命名数据网络)下基于双向管道(pipeline)方式实现虚拟机在线迁移的方法。

背景技术

随着网络的发展，TCP/IP结构出现了越来越多的限制，包括可扩展性、稳定性、安全性和移动性。这些缺点导致了学术界开始了对未来网络的研究。FIA-NP目前主要有三个项目MobilityFirst-NP、Named Data Networking-NP、eXpressive Internet Architecture(XIA)。其中，NDN的核心理念在于网络关注的不是位置(Where)，而是数据(What)，这种转变不仅极大地提高了网络的灵活性、可扩展性和移动性，而且内置的安全性策略也提高了网络及其应用的安全性。

作为面向数据网络的代表，NDN现已在全球范围内展开了研究并进行了测试平台的部署。目前NDN的研究已进入下一阶段，主要致力于NDN应用的设计、安全性、路由和转发策略、可伸缩的转发、库和工具的开发、社会和经济影响等方面。NDN只包含两种数据包Interest和Data，是以接收方驱动的网络，称NDN中数据请求方为consumer，称数据发送方为producer，因此，NDN是一种通过consumer发送Interest向producer请求Data进行通信的网络架构。为了接收数据时，一个consumer发出一个Interest报文，该Interest报文携带一个名字，由名字标识期望的数据。NDN节点接受到该Interest报文后，会记录Interest报文进入节点的接口，然后通过基于命名的路由转发协议将其转发。一旦Interest报文达到拥有被请求数据的一个节点，则发回一条Data报文，它携带数据的名字和内容，还有生产者密钥的一个签名。这条Data报文经Interest报文所产生的反向路径到达consumer。

随着计算机技术的飞速发展，云计算顺应时代要求登上了历史舞台。虚拟机迁移是云计算技术中虚拟化和高效分配资源的重要技术之一。虚拟机迁移分为在线迁移和离线迁移，在线迁移因为其能够保证迁移过程中不中断而成为虚拟机迁移的主要研究点。未来网络中虚拟机也是必须的，因为虚拟机不仅有利于主机资源的高效利用，而且对于用户的隔离也有着重要的作用。而虚拟机迁移有利于负载均衡、灾难备份以及用户就近等方面的网络性能优化策略。因此，虚拟机在线迁移也是必需的。

在未来网络方面，虚拟机在线迁移也已经有了一些研究，但是仍然存在一些问题，比如迁移总时间和停机时间比较长。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在NDN下基于双向管道方式实现虚拟机在线迁移的方法，对于NDN通信模型的研究以及对于虚拟机在线迁移在未来网络中的研究都有着重要的推动作用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种在NDN下基于双向管道方式实现虚拟机在线迁移的方法，包括以下步骤：

(1)NDN中名字空间设计步骤：构建NDN进行数据迁移，NDN中数据包分为Interest和Data，定义用于命名数据包的三个名字空间：

第一名字空间，用于标识迁移过程中的数据包；

第二名字空间，用于标识迁移结束的最后一个数据包；

第三名字空间，数据迁移过程中因数据包过大而丢包时，将该数据包分成若干个后，用第三名字空间进行标识；

(2)双向管道通信步骤：数据请求方和数据发送方之间通过双向管道通信数据包，具体为：数据请求方以管道的方式向数据发送方发送Interest，数据发送方接收后产生对应的Data，并以管道的方式向数据请求方发送Data，数据请求方接收到返回的Data后产生新的Interest，数据迁移过程中的数据包以第一名字空间进行命名，当以第二名字空间命名的数据包传输结束后，数据迁移结束；

双向管道通信步骤包括逆序和丢包处理，逆序的处理为在数据请求方和数据发送方分别设置一个用于保存因逆序提前到达或者提前产生的Data的缓存区，丢包的处理为采用超时重传机制来重新获取Data，当超时Q次后，采用分包的方式将Interest分成若干个小数据块的Interest来请求该Data，分包后的数据包以第三名字空间命名，Q为超时次数阈值；

(3)性能测试步骤：在虚拟机中运行以与位置无关的名字为前缀的应用，通过访问该应用验证虚拟机迁移的在线性，同时使用NDN的ping程序测量虚拟机的停机时间。