24、云架构中虚拟机的动态负载管理

云架构中虚拟机的动态负载管理

1. 引言

现有数据中心存在运营成本高、效率低下等问题，且大量分布式和异构服务器增加了安全和管理的复杂性。为提高数据中心效率，许多企业通过虚拟化解决方案将现有系统整合到云中心。虽然整合和虚拟化能提供更多计算资源，但应用未针对虚拟化资源进行优化会浪费处理周期。因此，优化新型云系统架构和虚拟化服务器的管理至关重要。

现代云基础设施需满足不同类型处理的变化需求，且有时间限制，所以虚拟化应用环境的动态管理变得非常重要。自动化的工作负载管理和平衡功能可提高性能并降低管理成本。目前，虚拟化管理能力允许负载和实时会话在处理器甚至服务器之间透明移动，这使得应用能利用未使用的计算资源。然而，动态容量管理需要持续的监控服务和创新的运行时决策算法。

2. 相关工作

在服务器集群中，有多种虚拟机实时迁移的方案，近期技术旨在减少迁移期间的停机时间。例如，Clark等人的解决方案能在几百毫秒的停机时间内迁移整个机器；Travostino等人通过光路径在广域网区域迁移虚拟机，应用停机时间仅1 - 2秒。Hines等人提出了后复制方法，在处理器状态发送到目标主机后再传输机器内存内容。远程直接内存访问（RDMA）迁移技术进一步减少了迁移时间和应用停机时间。

迁移管理过程主要有三个阶段：决定何时需要动态重新分配负载、选择哪些虚拟机适合迁移、将虚拟机放置到其他物理机。许多现有工作通过基于阈值的算法决定何时进行负载的动态重新分配，而本文提出了一种完全不同的方法，通过基于CUSUM的随机模型评估负载配置文件来决定迁移，避免了对服务器负载设置阈值。

在选择迁移的虚拟机和放置位置方面，以往常采用全局优化方法。例如，Entropy旨在