隨著云計算技術(shù)的飛速發(fā)展,虛擬化技術(shù)所具備的隔離性、簡易性和硬件獨(dú)立等特性,使得其逐漸成為云平臺提供服務(wù)的根本。云計算技術(shù)采用將軟硬件資源進(jìn)行整合,以虛擬環(huán)境和裸機(jī)環(huán)境兩種方式為用戶提供對象存儲、容量型、性能型等存儲和計算功能,但隨著用戶需求的提高,虛擬化環(huán)境逐漸代替裸機(jī)環(huán)境。目前虛擬化技術(shù)主要分為虛擬機(jī)和容器兩大類,云服務(wù)提供商利用這兩類技術(shù)將云中資源(CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和讀寫功能等)進(jìn)行虛擬化。為了給用戶提供穩(wěn)定的服務(wù)并降低服務(wù)能耗,云服務(wù)提供商不僅需要保證云計算環(huán)境下的資源管理具備低開銷和高擴(kuò)展等特性,還需要提供服務(wù)器的負(fù)載均衡和錯誤容忍等功能。其中動態(tài)遷移(Live Migration)不僅是實(shí)現(xiàn)云平臺服務(wù)高效和穩(wěn)定的重要保障技術(shù)之一,也有利于解決服務(wù)器之間的負(fù)載均衡和錯誤容忍等問題。容器化虛擬機(jī)技術(shù)在操作系統(tǒng)內(nèi)部屬于一個完全隔離的進(jìn)程組,與傳統(tǒng)虛擬機(jī)最大的區(qū)別就是具備極低的管理開銷。傳統(tǒng)虛擬機(jī)提供所有獨(dú)立得資源,并通過虛擬機(jī)管理程序進(jìn)行資源的管理,由此帶來的開銷較高。而容器通過直接調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核來實(shí)現(xiàn)對資源的管理和分配,在資源管理開銷方面遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)虛擬機(jī),從能耗、隔離和實(shí)用等多方面考慮,容器逐漸成為越來越多用戶和云服務(wù)提供商的選擇。Docker容器是目前諸多容器技術(shù)中最主流的技術(shù)之一,它是一款開源且輕量級容器引擎項目,最大的特點(diǎn)是管理開銷低且部署簡易。然而Docker官方目前不支持容器的動態(tài)遷移,且業(yè)界對容器的動態(tài)遷移研究較少。本文綜合考慮到云中資源和Docker本身的特性,利用預(yù)存技術(shù)、Pre-copy算法和容器C/R操作來設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于云平臺的亂序并行Docker容器動態(tài)遷移架構(gòu),使得Docker容器技術(shù)在云平臺中更具備完善的服務(wù)功能。通過實(shí)驗數(shù)據(jù)表明:本文提出的動態(tài)遷移架構(gòu)相比于傳統(tǒng)容器和虛擬機(jī)的動態(tài)遷移在不同場景的應(yīng)用環(huán)境下更具備遷移收斂快、數(shù)據(jù)傳輸量少和服務(wù)降級率低等特點(diǎn)。本文主要貢獻(xiàn)如下:1)本文在設(shè)計了一種基于亂序并行的Docker容器動態(tài)遷移算法,分別采用云預(yù)存儲管理器、Pre-copy算法和檢查點(diǎn)恢復(fù)操作(checkpoint/restore,簡稱C/R)等技術(shù),以此來充分利用云平臺的網(wǎng)絡(luò)和硬件資源,減少停機(jī)時間,降低動態(tài)遷移階段源主機(jī)的傳輸量,實(shí)現(xiàn)Docker動態(tài)遷移的低開銷和實(shí)用性。2)實(shí)現(xiàn)了基于預(yù)存技術(shù)的和容器C/R操作的Docker容器動態(tài)遷移亂序并行傳輸架構(gòu)。為了進(jìn)一步降低源主機(jī)中的數(shù)據(jù)組件和充分利用云平臺資源等特點(diǎn),本文在實(shí)現(xiàn)Docker容器動態(tài)遷移的基礎(chǔ)上,采用動態(tài)調(diào)控和預(yù)存防積的預(yù)存技術(shù)。針對用戶在云平臺中運(yùn)行的不同類型應(yīng)用程序,可以根據(jù)需求來設(shè)定預(yù)存階段額閾值大小。傳統(tǒng)的容器技術(shù)可以利用裸機(jī)C/R操作來獲取容器內(nèi)部應(yīng)用的內(nèi)存頁面來實(shí)現(xiàn)動態(tài)遷移,但由于Docker守護(hù)進(jìn)程功能的特殊性,裸機(jī)的C/R操作會導(dǎo)致Docker守護(hù)進(jìn)程無法感應(yīng)容器的變化,從而在停機(jī)階段無法成功恢復(fù)。最終本文利用Docker容器的Llibcontainer庫來直接調(diào)用Linux內(nèi)核中的CRIU功能,保證守護(hù)進(jìn)程全程參與整個遷移過程。3)設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種基于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)化方案。分別對動態(tài)遷移的性能指標(biāo)進(jìn)行分析,結(jié)合Downtime、TMT和TDT三者之間的平衡關(guān)系。最終采用實(shí)時性臟頁閾值和設(shè)置限定循環(huán)相結(jié)合的方式來優(yōu)化Docker動態(tài)遷移的性能。
【學(xué)位單位】：西華師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP302
【部分圖文】：

圖 1-1 2018 年 RightScale 云計算調(diào)查報告Fig. 1-1 2018 RightScale cloud survey report：對 KVM 和 Docker 的執(zhí)行環(huán)境開銷進(jìn)行了.050.12 0.2 0.4 0.6 0計劃采用

圖 2-1 三種云計算服務(wù)模型Fig. 2-1 Three cloud computing service models當(dāng)前的云計算環(huán)境下，隨著容器技術(shù)逐漸被云服務(wù)提供商和用戶 容器和微服務(wù)架構(gòu)等相關(guān)服務(wù)正在改變成為新一輪的云計算方式用資源低、對比性能強(qiáng)和部署簡易等優(yōu)點(diǎn)正在逐步幫助研發(fā)者和

圖 2-2 共享存儲的動態(tài)遷移配置圖Fig. 2-2 Dynamic migration configuration of shared sto器之間網(wǎng)絡(luò)連接正確，源主機(jī)、目的主機(jī)和 N信。2）保證源主機(jī)和目的主機(jī)上的虛擬機(jī)正常共享目錄[33]。但對物理機(jī)之間有嚴(yán)格的硬件要
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本文編號：2835468