【摘要】：虛擬化技術(shù)自誕生以來就受到人們的關(guān)注,由于其在資源利用率、安全性、管理便捷性方面的優(yōu)勢(shì),它被越來越多的企業(yè)所采用。虛擬機(jī)熱遷移技術(shù),是虛擬化技術(shù)的一大亮點(diǎn),它允許在虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行平滑遷移,遷移過程中服務(wù)不中斷,因此被廣泛應(yīng)用于負(fù)載均衡、能耗控制、服務(wù)器在線維護(hù)領(lǐng)域。KVM(kernel-based Virtual Machine),一種開源的基于硬件虛擬化的虛擬化軟件,由于其簡(jiǎn)單性、高效性,被越來越多的云廠商用于構(gòu)建云平臺(tái)。本文基于KVM虛擬機(jī),深入研究了KVM虛擬機(jī)及其熱遷移技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。在研究過程中,我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的KVM熱遷移算法存在兩個(gè)缺點(diǎn)：對(duì)臟頁的過度重復(fù)拷貝和熱遷移有時(shí)不能終止。針對(duì)上述兩個(gè)缺點(diǎn),本文提出了兩種相應(yīng)的優(yōu)化方案,即基于局部性原理的內(nèi)存拷貝策略優(yōu)化和自適應(yīng)降低VCPU熱度優(yōu)化算法：1.基于局部性原理的內(nèi)存拷貝策略優(yōu)化。在熱遷移的迭代拷貝階段,需要重復(fù)拷貝內(nèi)存臟頁,而程序的運(yùn)行都具有局部性原理,本輪被修改的內(nèi)存頁下一輪很可能再被修改,因此很多臟頁的拷貝其實(shí)是無意義的。基于局部性原理的內(nèi)存拷貝策略優(yōu)化,根據(jù)前兩輪的臟頁信息,為本輪臟頁拷貝提供參考,對(duì)于連續(xù)兩輪寫臟的內(nèi)存頁不予以拷貝,從而有效減少了拷貝數(shù)據(jù)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)虛擬機(jī)修改內(nèi)存頻繁時(shí),該優(yōu)化可以顯著提高熱遷移效率。2.自適應(yīng)降低VCPU熱度優(yōu)化算法。對(duì)于一些內(nèi)存高負(fù)載的虛擬機(jī),如正在執(zhí)行編譯內(nèi)核任務(wù)的虛擬機(jī),由于其臟頁產(chǎn)生速率高于內(nèi)存?zhèn)鬏斔俾?因此遷移可能無法有效終止。對(duì)此我們提出了自適應(yīng)降低VCPU熱度的優(yōu)化算法,通過往VCPU線程周期性插入sleep任務(wù),減少虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)間,從而達(dá)到降低臟頁產(chǎn)生速率的目的,使熱遷移順利結(jié)束。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,即使在內(nèi)存高負(fù)載情況下,該優(yōu)化仍然可以順利結(jié)束遷移。
[Abstract]:Since its birth, virtualization technology has attracted people's attention. Because of its advantages in resource utilization, security and management convenience, virtualization technology has been adopted by more and more enterprises. Virtual machine thermal migration technology is one of the highlights of virtualization technology. It allows smooth migration while the virtual machine is running, and the service is not interrupted during the migration process, so it is widely used in load balancing, energy consumption control, Server online maintenance domain. KVM (kernel-based Virtual Machine), an open source virtualization software based on hardware virtualization, is used by more and more cloud vendors to build cloud platform because of its simplicity and efficiency. Based on KVM virtual machine, the realization of KVM virtual machine and its heat transfer technology is studied in this paper. In the course of the research, we find that the existing KVM heat transfer algorithms have two disadvantages: the excessive duplication of dirty pages and the fact that the heat transfer can not be terminated. In view of the above two shortcomings, this paper proposes two corresponding optimization schemes, that is, the optimization of memory copy strategy based on the principle of locality and the optimization algorithm of adaptive reduction of VCPU heat: 1. Optimization of memory copy strategy based on locality principle. In the iterative copy phase of heat transfer, it is necessary to duplicate the dirty pages of memory, and the operation of the program has the principle of locality. The next round of the memory pages modified in this round is likely to be modified again, so many copies of dirty pages are actually meaningless. Based on the principle of locality, the memory copy strategy is optimized. According to the first two rounds of dirty page information, this paper provides a reference for the dirty page copy in this round, and does not copy the dirty memory page in two consecutive rounds, thus effectively reducing the amount of copy data. The experimental results show that the optimization can significantly improve the heat transfer efficiency when the virtual machine modifies memory frequently. Adaptive VCPU heat reduction optimization algorithm. For some virtual machines with high memory load, such as those performing the task of compiling the kernel, the migration may not be terminated effectively because the dirty page generation rate is higher than the memory transfer rate. In this paper, we propose an adaptive optimization algorithm to reduce the heat of VCPU. By inserting sleep task periodically into the VCPU thread, we can reduce the running time of virtual machine, so as to reduce the rate of dirty page generation and make the heat transfer end smoothly. The experimental results show that the optimization can finish the migration smoothly even in the case of high memory load.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP302

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本文編號(hào)：2421923