Dynamic routing and bandwidth assignment for live virtual machines migrations

In recent years, virtualization is playing an increasingly important role in a cloud environment, as it allows service providers to create an abstraction of the physical servers, contained within the data centers. In this way services can be directly hosted on these abstract entities, which are then called virtual machines (VM). The direct result of service virtualization is the ability to move the service hosted on a virtual machine, from a data center to another; hence, the virtual machines migration. However, the migration of a virtual machine within a Wide Area Network (WAN), should be carried out efficiently since it requires a considerable use of network resources (available bandwidth, especially). In this thesis we proposed a model for the live migration of virtual machines, focusing our attention on the Routing and Bandwidth Assignment problem. Then, we present four algorithms for the optimal choice of the bandwidth to be assigned to every migration request of a virtual machine that needs to be moved from one data center to another.Each one of the illustrated algorithms has been implemented within an optical network discrete event based simulator, in order to evaluate its performance: in particular we studied the behavior of both the blocking probability and the network resource consumption.

Negli ultimi anni la virtualizzazione sta ricoprendo un ruolo sempre più importante all'interno dell’ambiente Cloud, in quanto permette ai service provider di creare un’astrazione dei server fisici, contenuti all’interno dei data center. In questo modo i servizi possono essere ospitati direttamente su queste entità astratte, che prendono il nome di macchine virtuali (VM). La diretta conseguenza della virtualizzazione dei servizi è la possibilità di spostare il servizio ospitato su una macchina virtuale, da una data center all’altro: nasce così la migrazione di macchine virtuali. Tuttavia, la migrazione di una macchina virtuale all’interno di una rete geograficamente estesa (WAN), deve essere effettuata in maniera efficiente poiché essa richiede un utilizzo considerevole delle risorse di rete (di banda specialmente). Pertanto la migrazione deve essere effettuata nel rispetto dei livelli di qualità del servizio prestabiliti garantendo, tuttavia, un limitato consumo delle risorse di rete. In questo lavoro di tesi abbiamo proposto un modello per la migrazione in tempo reale di macchine virtuali, focalizzando la nostra attenzione sul problema di Routing and Bandwidth Assignment. Vengono, quindi, presentati quattro algoritmi per la scelta ottimale della banda da assegnare ad ogni richiesta di migrazione di una macchina virtuale da un data center all’altro. Ciascuno degli algoritmi illustrati è stato implementato all'interno di un simulatore di rete ottica ad eventi discreti allo scopo di valutarne le prestazioni: in particolare viene studiato il comportamento della probabilità di blocco e dell’occupazione delle risorse di rete.