本文關(guān)鍵詞：云計(jì)算環(huán)境下XEN虛擬機(jī)自動(dòng)動(dòng)態(tài)遷移的研究與應(yīng)用

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【摘要】：隨著信息技術(shù)的發(fā)展,云計(jì)算作為一種新的計(jì)算模式出現(xiàn),它將硬件資源整合后以按需分配的方式提供給用戶使用,而在云計(jì)算平臺(tái)搭建的過程中,虛擬化技術(shù)是必不可少的一項(xiàng)技術(shù)。虛擬化技術(shù)可以將單個(gè)物理硬件虛擬化為上百個(gè)相同的物理硬件提供給用戶,實(shí)現(xiàn)一臺(tái)物理主機(jī)為多種應(yīng)用提供服務(wù)的目的,且每個(gè)服務(wù)之間是相互隔離的。在以云計(jì)算為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部,虛擬化技術(shù)不但能夠虛擬出多個(gè)硬件平臺(tái),而且能夠減少硬件購買和維護(hù)的成本。同時(shí)虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)能夠在不中斷服務(wù)的情況下實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)遷移,服務(wù)的暫停時(shí)間也從傳統(tǒng)的幾十分鐘縮小到幾十毫秒,虛擬機(jī)的遷移技術(shù)也為數(shù)據(jù)中心的負(fù)載均衡和建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心提出了解決的思路。 論文首先介紹了Xen虛擬機(jī)的相關(guān)知識(shí),包括CPU虛擬化、內(nèi)存虛擬化以及I/0設(shè)備虛擬化,然后闡述了虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的實(shí)現(xiàn)過程并對Xen的源代碼進(jìn)行深入分析,最后對云計(jì)算環(huán)境下實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)自動(dòng)動(dòng)態(tài)遷移方案做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)以達(dá)到負(fù)載均衡以及節(jié)約能耗的目的。本文的主要工作如下： 1.對服務(wù)器的負(fù)載監(jiān)控。本文的虛擬機(jī)自動(dòng)遷移方案是建立在對服務(wù)器負(fù)載監(jiān)控的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的,通過VMM(虛擬機(jī)監(jiān)測器),測出CPU以及內(nèi)存的使用率,并計(jì)算出服務(wù)器的負(fù)載值,從而了解服務(wù)器的運(yùn)行狀況。為了及時(shí)了解集群的負(fù)載分布,本文根據(jù)服務(wù)器的負(fù)載情況,將服務(wù)器分為四個(gè)等級(jí),并且以鏈表的形式存儲(chǔ),方便查詢。 2.設(shè)計(jì)告警機(jī)制。一旦服務(wù)器出現(xiàn)過載,或者資源浪費(fèi)的情況,程序通過socket鏈接,把告警信息發(fā)送給虛擬機(jī)自動(dòng)遷移系統(tǒng),告警信息包括服務(wù)器的負(fù)載值以及服務(wù)器上的虛擬機(jī)信息等。本文根據(jù)發(fā)送的信息來判定告警的級(jí)別(優(yōu)先級(jí))以解決優(yōu)先遷移問題。 3.設(shè)計(jì)遷移觸發(fā)機(jī)制。一旦收到告警信息,程序會(huì)根據(jù)單個(gè)虛擬機(jī)的負(fù)載值、服務(wù)器所處的等級(jí)以及時(shí)間三個(gè)因素來確定是否會(huì)觸發(fā)遷移。 4.設(shè)計(jì)遷移執(zhí)行機(jī)制。由遷移觸發(fā)機(jī)制觸發(fā)遷移后,系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)單個(gè)虛擬機(jī)的負(fù)載值來確定遷移哪個(gè)虛擬機(jī)。文章提出三種算法來尋找目的主機(jī),分別是1)首次資源合適法,2)一級(jí)最高二級(jí)最低資源選擇法,3)最合適資源選擇法。程序通過SSH、TELNET或是REXEC來鏈接IMM獲取所有主機(jī)的信息以用來篩選。本文同時(shí)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)IP重定向。通過程序發(fā)送ARP包來實(shí)現(xiàn)IP與MAC地址的重新綁定。 5.基于虛擬機(jī)自動(dòng)動(dòng)態(tài)遷移方案實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡與節(jié)約能耗。首先對負(fù)載均衡相關(guān)知識(shí)做了簡單介紹,并詳細(xì)介紹了負(fù)載均衡的策略,接著介紹建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心的步驟,依據(jù)其步驟并結(jié)合負(fù)載均衡的策略,基于虛擬機(jī)自動(dòng)動(dòng)態(tài)遷移方案實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡與節(jié)約能耗。最后分別通過對傳統(tǒng)虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移以及傳統(tǒng)負(fù)載均衡方案作比較,得出本文設(shè)計(jì)的虛擬機(jī)自動(dòng)動(dòng)態(tài)遷移具有無瓶頸,可靠性,成本低等優(yōu)點(diǎn)。 6.應(yīng)用與分析。本文采用4臺(tái)服務(wù)器,其中一臺(tái)作為系統(tǒng)管理,其它三臺(tái)裝有7個(gè)虛擬機(jī),從兩個(gè)的場景出發(fā),分別是1)主機(jī)負(fù)載過重,2)主機(jī)負(fù)載過剩,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可用性,并且達(dá)到了負(fù)載均衡以及節(jié)能的目的,通過對不同內(nèi)存以及不同負(fù)載的遷移來證明系統(tǒng)的魯棒性。為了模擬企業(yè)中虛擬機(jī)的遷移,對部署五種不同應(yīng)用的虛擬機(jī)做了遷移,實(shí)驗(yàn)測出了其停機(jī)時(shí)間和總時(shí)間,其中停機(jī)時(shí)間最大也沒有超過250毫秒,完全符合企業(yè)對虛擬機(jī)遷移的要求。實(shí)驗(yàn)還對遷移同服務(wù)器上的虛擬機(jī)的選擇策略進(jìn)行驗(yàn)證,通過對不同負(fù)載的虛擬機(jī)進(jìn)行遷移,得到不同的遷移停機(jī)時(shí)間,結(jié)果表明負(fù)載越小,停機(jī)時(shí)間越短,驗(yàn)證了方案設(shè)計(jì)的合理性。本文對提出的三種尋找目的主機(jī)的算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,在不同的場景應(yīng)選擇不同的算法,如果要提高資源利用率,則選擇“最合適資源選擇法”,如果要縮短遷移總時(shí)間,則選擇“首次資源合適法”。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP302

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 董耀祖;周正偉;;基于X86架構(gòu)的系統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)工程;2006年13期

2 陳全;鄧倩妮;;云計(jì)算及其關(guān)鍵技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2009年09期

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本文編號(hào)：1255807