云计算中基于能耗约束的虚拟机迁移策略研究(5)
3.2虚拟机的动态迁移策略
当一些CPU出现工作负载不均衡的情况，使得部分CPU过载而另一部分CPU却空载，此时，资源得不到高效利用，就会造成资源浪费，能耗过高，系统性能低下等。再者，过高的资源利用率会破坏服务等级协议（SLA），影响任务的服务质量（QoS）。对此，虚拟机迁移技术就应运而生，它通过把运行在过载的CPU上的虚拟机迁移到空闲的CPU上，从而改善CPU间的负载均衡情况，解决了资源耗费问题，提高了资源利用率[13]。
虚拟机动态迁移可以具体表述为三个问题：(1)选择哪一台物理主机进行处理；(2)选择该物理主机中的哪一台虚拟机进行迁移；(3)需要迁移的虚拟机其目的主机选哪一台。下面先对虚拟机迁移的原因、条件进行简要分析说明，再针对这三个问题进行详细的分析。
3.2.1源主机选择算法
虚拟机动态迁移技术的目标是将数据中心的资源进行重新分配，从而让每个主机都能工作在最佳的资源利用率状态下。若资源利用率过高则违背了 SLA，影响任务完成的QoS，所以要让每个主机都能工作在最佳资源利用率状态，且不破坏SLA协议。因此，在数据中心设置一个资源利用的阈值P，并在节能调度架构下设置一个利用率模块来专门负责监控各主机的资源利用情况，一旦发现主机的资源利用率超过了阈值P，就将该主机标记为热点主机，并递交给调度器，再由节能调度器来负责迁移该主机内的虚拟机。
主机的热点值计算式： (5)
其中，r表示当前主机的资源利用率。当heat>0时，该主机被标识为热点主机，则此时需要对该主机上的虚拟机进行动态迁移。heat值越大，说明其主机优先处理级别越高。当heat<0时，该主机被标识为非热点主机，同时，还要规定一个低闸限值，当主机利用率低于某个值时，该主将被标识为冷点主机，以防主机资源利用率过低。
3.2.2虚拟机的选择
如果出现主机被标识为热点的情况，那么本地管理需要迁移一个或多个虚拟机。为了减少迁移发生的次数，以及考虑主机迁移后资源利用率位于阈值以下，因此选择哪个虚拟机进行迁移就成了一个比较重要的问题。
（1）最高潜能迁移（Highest Potential Growth)：其基本思想是，将热点主机中资源利用率最小的虚拟机进行迁移。这样做可以确保虚拟机的快速迁移，最小化虚拟机的迁移成本，因为虚拟机的资源利用率越低就意着该虚拟机需要传递的信息越少，因而迁移的速度就越快。但这种虚拟机选择的方法也存在不足之处，如果将用主机资源最少的虚拟机迁移之后，主机资源利用率还高于阈值，这时就需要再次进行虚拟机迁移，这样无疑就增加了虚拟机的迁移能耗。
（2）最低潜能迁移（Lowest Potential Growth）：其基本思想是将热点主机中资源利用率最大的虚拟机进行迁移。该方法可以保证大多数情况下只用迁移一个虚拟机就可以将热点主机资源利用率降低到阈值P以下。但是因为迁移的虚拟机相对比较大，所以迁移时间也会比较长，而且数据中心已经启动了的主机当中可能没有足够低于阈值的可用资源供该资源利用率最大的虚拟机进行迁移，此时，就需要开启一个新的主机来放置它，这样就增加了能耗。
（3）随机选择迁移（Random Choice）：其基本思想是，在资源利用率高于阈值的主机中随机选择虚拟机进行迁移。这样可以保证公平性，确保所有虚拟机被选中的几率都一样，但是这样却导致了迁移所需的时间以及传递的信息量的不可知性。