[发明专利]一种降低VCPU热度的KVM虚拟机热迁移优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及KVM虚拟化系统，尤其涉及一种降低VCPU热度的KVM虚拟机热迁移优化方法。

背景技术

KVM虚拟机热迁移主要包括内存迁移、设备状态迁移、关闭虚拟机、恢复虚拟机几个阶段，根据这几个阶段的不同顺序，热迁移算法主要可以分为两类，即预拷贝(pre-copy)迁移算法和后拷贝(post-copy)迁移算法。KVM热迁移通过预拷贝(pre-copy)迁移算法实现，通常情况下，在迭代拷贝阶段，脏页会越来越少，但在虚拟机高负载情况下，迭代拷贝阶段内存被频繁访问，或是网络带宽较低、网络拥堵，脏页达不到停止拷贝的阀值，这将导致迁移时间过长，造成热迁移不能有效完成问题。

发明内容

本发明的主要目的在于针对KVM虚拟机热迁移算法中热迁移不能有效完成的问题，提出一种自适应降低VCPU热度优化方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种降低VCPU热度的KVM虚拟机热迁移优化方法，该方法首先获取脏页量，若脏页量低于最大停机脏页量阀值，则进入停机拷贝阶段，否则每隔100ms检测一次slowdown的标志，slowdown代表是否开启降低VCPU热度的机制；若slowdown为false，则判断前两次和本次的脏页量，若脏页量连续两轮上升，说明脏页产生速率很快，将slowdown设置为true，开启降低VCPU热度的机制，往每一个VCPU线程插入一个stub_time时长的sleep，同时初始化stub_time；接下来的每一轮迭代前均需判断上一轮脏页量与本轮脏页量的关系，若脏页量减少，stub_time的值保持不变；若脏页量未减少，则指数增加stub_time，stub_time的大小不能超过160ms。

本发明的有益效果是：对于一些内存高负载的虚拟机，如正在执行编译内核任务的虚拟机，由于其脏页产生速率高于内存传输速率，因此迁移不能有效完成。本发明通过往VCPU线程周期性插入sleep任务，减少虚拟机运行时间，从而达到降低脏页产生速率的目的，使热迁移顺利结束；改进后，即使在内存高负载情况下，可以顺利结束迁移。

附图说明

图1为KVM虚拟机热迁移流程；

图2为自适应降低VCPU热度优化方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

(1)VCPU线程执行自定义任务

QEMU中的VCPU线程的工作主要是负责调用KVM模拟CPU的执行，主要依靠一个while循环，如下所示：

其中kvm_cpu_exec负责调用KVM_RUN陷入VMX非根操作模式去执行客户机代码，而qemu_kvm_wait_io_event负责执行额外的任务；QEMU中的CPU包括一个queued_work_first成员，表示该CPU需要执行的任务队列，每次进入CPU之前qemu_kvm_wait_io_event都要先执行该工作队列；因此可以将一些自定义任务加入这个队列，VCPU线程每次从KVM返回后，要先执行完自定义的任务才能再次进入KVM。

(2)执行stub job降低VCPU热度

本发明将利用VCPU线程执行自定义任务的特性，通过插入stub job形式，减少虚拟机VCPU的运行时间，达到降低VCPU热度、减小脏页产生速率的目的。一个stub job是指占据CPU时间，但不运行的任务，在优化方案中，本发明定义了如下所示的stub job，即通过执行了一个stub_time时间片段的sleep，在这段时间内VCPU将被挂起，虚拟机无法执行，脏页率迅速下降。

由于是强行往vcpu线程插入stub job，脏页会迅速减小，但这也意味着虚拟机的性能将受到较大影响，因此需要选择合适的时机开启该项功能。假如迁移一开始就开启该项功能，虚拟机功能将受到很大影响，只有当脏页产生速率大于或等于脏页传输速率时，开启该功能才有较大的意义。此外，stub_time的值该如何确定，假如stub_time时间太短，降低VCPU热度的效果不明显；假如太长，会对虚拟机性能造成重大影响。针对上述情况，本发明提出了一种自适应降低VCPU热度的方法，在适当的时机开启降低VCPU热度的机制，同时会将stub_time初始化为一个值，然后根据迁移时脏页产生速率动态调整stub_time的值。