本文選題：Xen + 虛擬化��； 參考：《東北大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：近年來,虛擬化技術(shù)以其能夠很好的屏蔽底層硬件資源的異構(gòu)性,具有提高資源使用效率,增強(qiáng)系統(tǒng)彈性和可擴(kuò)展性,減少硬件投資及管理維護(hù)成本等諸多優(yōu)勢(shì)而被廣泛的應(yīng)用于資源服務(wù)整合、系統(tǒng)安全、分布式計(jì)算以及新興的云計(jì)算等領(lǐng)域。然而,各個(gè)虛擬機(jī)在運(yùn)行過程中總會(huì)出現(xiàn)資源利用率過高或過低的情況,虛擬化平臺(tái)中各個(gè)物理節(jié)點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)負(fù)載不均衡的現(xiàn)象。在深入分析Xen體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,對(duì)虛擬機(jī)的CPU和內(nèi)存資源重新分配以及基于虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)的物理節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡進(jìn)行了深入研究,具體做了如下工作。首先,對(duì)Xen虛擬化技術(shù)進(jìn)行了深入地研究,針對(duì)Xen中資源靜態(tài)分配而造成的資源利用效率低、分配不合理等問題,提出了一種細(xì)粒度的資源調(diào)整算法。該算法通過對(duì)單個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上各個(gè)虛擬機(jī)資源使用情況的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析,從資源利用率低的虛擬機(jī)中回收資源,并為利用率較高的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)增加資源分配量,該算法能夠有效解決資源利用效率低、資源分配不合理的問題,同時(shí)也避免了不必要的虛擬機(jī)遷移。其次,針對(duì)Xen虛擬化平臺(tái)中各個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上存在負(fù)載不均衡的問題,提出了以虛擬機(jī)為粒度的粗粒度遷移調(diào)度算法,該算法主要包括待遷移虛擬機(jī)選擇、遷移目標(biāo)映射和遷移執(zhí)行三個(gè)部分。待遷移虛擬機(jī)選擇主要從遷移代價(jià)和遷移后對(duì)物理機(jī)負(fù)載的影響兩方面來選擇最適合的遷移對(duì)象；在標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的基礎(chǔ)上,重新設(shè)計(jì)了能夠滿足多種資源均衡的多目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù),并改進(jìn)了粒子之間的距離計(jì)算公式,改進(jìn)后的粒子群算法能夠有效的尋找待遷移虛擬機(jī)與遷移目標(biāo)宿主機(jī)之間的映射關(guān)系：遷移執(zhí)行則是利用遷移沖突檢測(cè)來尋找最優(yōu)的、可并行的遷移執(zhí)行順序,以減少總遷移時(shí)間。第三,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)云環(huán)境下的虛擬機(jī)資源動(dòng)態(tài)優(yōu)化框架,提出了熱點(diǎn)檢測(cè)策略,并結(jié)合了上述兩種資源動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法進(jìn)行熱點(diǎn)消除,提高了虛擬化平臺(tái)的資源利用效率和用戶服務(wù)質(zhì)量,降低了管理和維護(hù)成本。以及解決了粗細(xì)兩種粒度優(yōu)化算法可能存在的沖突問題。最后,通過大量實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的資源動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明資源動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法能夠有效解決資源分配不合理和負(fù)載均衡等問題。
[Abstract]:In recent years, because of its ability to shield the heterogeneity of underlying hardware resources, virtualization technology can improve the efficiency of resource use, enhance the flexibility and expansibility of the system. It is widely used in the fields of resource service integration, system security, distributed computing and new cloud computing due to the advantages of reducing the cost of hardware investment and management and maintenance. However, every virtual machine always has too high or too low resource utilization in the running process, and each physical node in the virtualization platform will also appear the phenomenon of load imbalance. Based on the in-depth analysis of Xen architecture, the CPU and memory resource redistribution of virtual machines and the load balancing of physical nodes based on virtual machine dynamic migration technology are studied. Firstly, the Xen virtualization technology is deeply studied, and a fine-grained resource adjustment algorithm is proposed to solve the problems of low resource utilization efficiency and unreasonable allocation caused by static resource allocation in Xen. Through the real-time statistical analysis of each virtual machine resource on a single physical node, the algorithm can recover the resource from the virtual machine with low resource utilization, and dynamically increase the resource allocation for the high utilization virtual machine. The algorithm can effectively solve the problems of low efficiency and unreasonable allocation of resources and avoid unnecessary migration of virtual machine. Secondly, aiming at the problem of load imbalance on each physical node in Xen virtualization platform, a coarse-grained migration scheduling algorithm based on virtual machine granularity is proposed, which mainly includes the selection of virtual machine to be migrated. Migration target mapping and migration execution are three parts. The selection of virtual machine to be migrated mainly from the migration cost and the impact on the physical machine load to select the most suitable migration object; on the basis of standard particle swarm optimization algorithm, The multi-objective fitness function, which can satisfy the multi-resource equilibrium, is redesigned, and the formula for calculating the distance between particles is improved. The improved particle swarm optimization algorithm can effectively find the mapping relationship between the virtual machine to be migrated and the host: migration execution uses migration conflict detection to find the optimal parallel migration execution order. To reduce the total migration time. Thirdly, we design and implement a virtual machine resource dynamic optimization framework under cloud environment, propose a hot spot detection strategy, and combine the above two resource dynamic optimization algorithms to eliminate the hot spot. It improves the resource utilization efficiency and user service quality of virtualization platform, and reduces the cost of management and maintenance. And the conflict between the two granularity optimization algorithms is solved. Finally, the proposed resource dynamic optimization algorithm is verified by a large number of experiments. The experimental results show that the dynamic resource optimization algorithm can effectively solve the problems of unreasonable resource allocation and load balancing.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP302

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本文編號(hào)：2075929