[发明专利]一种虚拟机热迁移预测方法、系统和计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种虚拟机热迁移预测方法、系统和计算机可读存储介质，方法具体包括：S1、虚拟机新建内存脏页速率计算分析的线程；S2、测算预设时间内完成哈希值计算的内存页个数M；S3、计算并对比N×M~（N+1）×M范围内的每一个内存页的哈希值，其中，N=0,1,2,3……，直至完成虚拟机所有内存页的哈希值计算，从而得到虚拟机所有内存脏页的数量；S4、基于内存脏页的数量计算得到脏页速率，若脏页速率大于迁移网络带宽的预设比例，则不进行热迁移；能够准确预测虚拟机能否热迁移成功，且避免了虚拟机无效迁移和抖动，不会导致虚拟机频繁地陷出到KVM中影响虚拟机运行自身内部的业务，采用合适哈希算法进行内存脏页速率计算，进一步保证了较小的影响虚拟机性能。

技术领域

本发明涉及虚拟机技术领域，尤其涉及一种虚拟机热迁移预测方法、系统和计算机可读存储介质。

背景技术

随着虚拟化技术的不断发展，虚拟机（Virtual Machine，简称VM）的应用也越来越广泛。 实际应用中经常需要把虚拟机在宿主机之间进行热迁移，以实现宿主机上软件版本的升级，或者是优化资源利用率等。

热迁移技术（Live Migration）是将整个虚拟机的设备信息等运行状态完整保存下来，然后通过网络快速发送到对端宿主机上，并在对端宿主机上恢复虚拟机状态，恢复以后虚拟机能在对端宿主机上平滑运行。 这其中最主要的状态就是内存数据。 因为虚拟机内存数据信息在热迁移过程中是不断变化的，我们把这个在拷贝后数据又变化了的内存页称之为“内存脏页”。在热迁移算法中通过反复迭代拷贝把“内存脏页”传输到对端，直到最后剩下的脏页数量非常少的时候就暂停虚拟机的运行，一次性把剩余的脏页拷贝到对端。

然而，虚拟机热迁移并非是完美的事物，它会导致虚拟机性能下降和抖动。如果虚拟机的业务非常繁忙、内存脏页产生的速度高于迭代传输的速度（迭代传输的速度主要受限于热迁移使用网络的带宽，以及同时使用该带宽的其他虚拟机），那么会导致虚拟机一直处于热迁移状态，无法迁移完成。如果虚拟机中运行着性能抖动敏感的业务（比如游戏业务、直播业务），长时间无法完成热迁移会导致虚拟机中运行的业务性能下降和抖动，最后甚至是迁移失败。 如果能准确预测虚拟机能否成功热迁移则可以避免无效的迁移与抖动，或者另选时机去进行热迁移。

中国发明专利CN202011415532.3公开了一种虚拟热迁移系统及其热迁移方法，根据设定时间段内待迁移虚拟机产生的脏页量、以及源物理机和目的物理机之间的网络带宽，预估能否在内存迭代拷贝的次数不超过预设阈值的情况下，将待迁移虚拟机从源物理机热迁移到目的物理机。但是，该方法需要将待迁移虚拟机的EPT（Extended Page Tables）或NPT（Nested Page Tables）页表设置为只读，通过在KVM中拦截虚拟机写内存操作来统计一段时间内虚拟机的脏页变化率。这种方案会导致虚拟机因为写内存而频繁陷出到KVM中，从而影响虚拟机中运行的业务，所以会导致虚拟机自身的性能下降与抖动。

目前虚拟机热迁移采用的方案如下：宿主机操作系统内核KVM模块在热迁移启动的时候创建一个bitmap来记录虚拟机新产生的内存脏页的页框号，同时打开CPU的自动内存页标脏功能。CPU在打开自动标脏功能后会使用一个4K大小的内存缓存着新产生的脏页的页框号，我们称之为“脏页位置缓存”。缓存满了以后 CPU会主动陷入在宿主机的KVM中把4K的“脏页位置缓存”同步到KVM的bitmap，然后清零“脏页位置缓存”，重新陷出到虚拟机中继续运行。因此当虚拟机中业务非常繁忙、内存变化非常快的时候会导致虚拟机频繁陷入到宿主机的KVM中进行同步，因此影响虚拟机自身业务的运行性能，这就导致了虚拟机的性能波动。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种虚拟机热迁移预测方法、系统和计算机可读存储介质，能够准确预测虚拟机能否热迁移成功，且避免了虚拟机无效迁移和抖动。

本发明的第一个方面提供了一种虚拟机热迁移预测方法，包括：S1、虚拟