【摘要】：虛擬化技術(shù)作為計(jì)算資源的一種抽象,將硬件和應(yīng)用程序分離開(kāi)來(lái),通過(guò)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行細(xì)化和自動(dòng)化系統(tǒng)配置,監(jiān)控和管理,改變了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)資源的人工管理配置,減少了錯(cuò)誤率,提高了效率,降低了成本。它能夠快速重新審定服務(wù)器的資源需求來(lái)最優(yōu)化各個(gè)虛擬機(jī)的資源共享,進(jìn)而滿(mǎn)足應(yīng)用程序的需求,并且對(duì)不斷變化的事物條件進(jìn)行更有效的響應(yīng),提高了故障隔離的性能,增強(qiáng)了客戶(hù)VM(Virtual Machine)的獨(dú)立性,強(qiáng)化了性能隔離。隨著虛擬化技術(shù)的重新崛起和廣泛應(yīng)用,虛擬計(jì)算環(huán)境中,虛擬機(jī)上的資源分配管理問(wèn)題,即如何根據(jù)上層負(fù)載的變化和資源需求動(dòng)態(tài)分配資源,在滿(mǎn)足應(yīng)用負(fù)載QoS(quality of service)目標(biāo)的同時(shí),提高系統(tǒng)的資源利用率,降低管理的復(fù)雜度,減少使用的物理機(jī)器數(shù)量,節(jié)省資源,已成為目前的研究熱點(diǎn)。 本文研究了虛擬機(jī)上的資源分配管理問(wèn)題,詳細(xì)介紹了虛擬化技術(shù),Xen虛擬機(jī)以及資源管理中的預(yù)測(cè)方法等。對(duì)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)資源分配策略和多機(jī)資源管理的已有研究進(jìn)行了總結(jié)和歸納。在此基礎(chǔ)上,本文建立了單個(gè)虛擬機(jī)上的動(dòng)態(tài)資源分配管理器,提出了多機(jī)上的資源管理策略和相關(guān)算法。主要內(nèi)容包括:(1)針對(duì)單機(jī)上的資源管理提出了自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)資源分配管理機(jī)制,建立了資源分配控制管理模型。主要由控制器,判斷器,分配器以及相關(guān)的分配規(guī)則構(gòu)成。為了有效地控制虛擬機(jī)上資源的在線(xiàn)分配,提高虛擬機(jī)上資源的利用率,本文采用動(dòng)態(tài)資源分配技術(shù),將各種資源動(dòng)態(tài)的分配到各個(gè)負(fù)載不斷變化的虛擬機(jī)中。利用灰色預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)虛擬機(jī)上的資源分配值,通過(guò)調(diào)整灰色預(yù)測(cè)模型的邊值條件,使預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確。同時(shí)運(yùn)用控制理論,反饋控制資源利用率值,使得系統(tǒng)自動(dòng)的調(diào)節(jié)資源分配值,進(jìn)而使資源利用率達(dá)到一定的理想水平。(2)針對(duì)多物理機(jī)器的資源管理,根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同,本文給出不同的資源管理模型和相關(guān)算法,設(shè)計(jì)了基于不同約束的資源分配管理器。綜合考慮了遷移開(kāi)銷(xiāo),資源利用率,負(fù)載均衡和機(jī)器數(shù)量等目標(biāo)因素,針對(duì)虛擬機(jī)遷移,制定相關(guān)的遷移策略,將多機(jī)器的資源管理問(wèn)題分階段來(lái)考慮。基于有限資源量的分配管理,以QoS保證和一定利用率條件下的負(fù)載均衡為主要目標(biāo),由局部控制和全局控制兩個(gè)階段組成,提出了Sub-Virtual Machine Set(SVMS)和Migration算法,并且將SVMS算法的最優(yōu)性進(jìn)行了理論證明,保證了負(fù)載均衡和資源利用率,滿(mǎn)足了應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量要求。(3)基于無(wú)限資源量的資源分配管理,在保證服務(wù)質(zhì)量、最大化資源利用率和最小化遷移開(kāi)銷(xiāo)的前提下,由初始階段確定需要遷移的虛擬機(jī),提出了Search Virtual Machine(SVM)算法。第二階段以最少的物理機(jī)器數(shù)量和最大化資源利用率為目標(biāo),制定相應(yīng)的遷移方案,設(shè)計(jì)了Improved Migration(IM)算法,進(jìn)行虛擬機(jī)的遷移,減少了機(jī)器的使用量,保證了一定的資源利用率。 本文對(duì)單機(jī)上的資源分配管理模型進(jìn)行了Xen上CPU資源分配的控制實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,當(dāng)利用率目標(biāo)隨著時(shí)間而變化時(shí),模型能夠快速的追蹤這種變化,從而使資源分配值也隨之變化,不僅分配值能達(dá)到利用率目標(biāo)的要求,而且利用率的收斂速度較快。而多機(jī)上的資源管理器的模擬仿真顯示,SVMSM算法在資源利用率,遷移開(kāi)銷(xiāo)和均衡性等方面均取得了較大的改進(jìn),而SVMIM算法則在資源利用率、物理機(jī)器的使用量和系統(tǒng)能耗上都得到了較好的結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TP302
【圖文】：

不需要提供任何交互作用的支持。虛擬機(jī)監(jiān)視器（Virtual Machine Monitor，VMM）是虛擬機(jī)技術(shù)的核心，典型的虛擬機(jī)模型如圖1.1所示[9]。從圖中我們可以看到VMM是一層位于操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)硬件之間的代碼，用來(lái)將硬件平臺(tái)分割成多個(gè)虛擬機(jī)，它從本質(zhì)上模擬了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。VMM運(yùn)行在特權(quán)模式，主要作用是仲裁其上的各個(gè)操作系統(tǒng)對(duì)底層硬件的訪問(wèn)，VMM給每一個(gè)客戶(hù)操作系統(tǒng)提供了一套虛擬平臺(tái)接口。同時(shí)，它隔離并且管理上層運(yùn)行的多個(gè)虛擬機(jī)，采用某種調(diào)度算法在各個(gè)虛擬機(jī)之間共享CPU。使用VMM可以將原本運(yùn)行在物理機(jī)上的單一程序運(yùn)行在虛擬機(jī)上，將多個(gè)虛擬機(jī)合并到幾個(gè)物理平臺(tái)上，這樣用戶(hù)能更靈活高效地配用計(jì)算機(jī)資源，并且有助于提高安全性能

圖 2.1 預(yù)測(cè)過(guò)程根據(jù)某一事物過(guò)去的發(fā)展現(xiàn)律研究其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以可以提供未來(lái)的信息，為當(dāng)前人們做出有利的決策提供依分類(lèi)術(shù)和結(jié)果上可以分為定性方法和定量方法兩種[36, 37]。探討預(yù)測(cè)對(duì)象在未來(lái)所表現(xiàn)的性質(zhì)，如事物發(fā)展的總體趨及其造成的影響等。它主要是通過(guò)對(duì)事物的過(guò)去及現(xiàn)在變經(jīng)驗(yàn)和邏輯推理能力，對(duì)事物未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和狀態(tài)做出或某種傾向可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)的一種事前推測(cè)。常，類(lèi)推法，主觀概率法等等。

配控制管理,自適應(yīng)控制理論可用于虛擬機(jī)上的資源分配管理問(wèn)自主資源管理分配結(jié)構(gòu)圖。描述了一個(gè)單一的自主的相互作用。這里的資源（有時(shí)稱(chēng)為托管資源）是個(gè)單一的系統(tǒng)（甚至在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)），也可能是一種從資源中獲得測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，效應(yīng)器提供一取傳感器的數(shù)據(jù)，操作效應(yīng)器，使資源得到更加自劃和執(zhí)行組件。這些組件的共同點(diǎn)是計(jì)算環(huán)境的知監(jiān)測(cè)組件由內(nèi)容過(guò)濾器和傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)組成。分問(wèn)題的確定。規(guī)劃建立工作流程，指定一個(gè)行為偏控制這些工作流的執(zhí)行，如果有多個(gè)并發(fā)流，它會(huì)

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