本文關(guān)鍵詞：虛擬計(jì)算環(huán)境資源調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 虛擬計(jì)算 虛擬機(jī)調(diào)度 鏡像存儲(chǔ) 增量更新

【摘要】：云計(jì)算時(shí)代,隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大,計(jì)算效率問題日益突出,虛擬計(jì)算環(huán)境的穩(wěn)定高效運(yùn)行得到了當(dāng)前學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的普遍關(guān)注。虛擬機(jī)的合理部署與調(diào)度是虛擬計(jì)算環(huán)境高效穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證,也直接影響著物理資源的利用率。同時(shí)為了進(jìn)一步優(yōu)化虛擬機(jī)的運(yùn)行效率,鏡像文件的快速讀取以及良好的網(wǎng)絡(luò)支持是必不可少的,這也是虛擬計(jì)算環(huán)境為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的基本保證。本文針對(duì)虛擬計(jì)算環(huán)境資源調(diào)度問題,在虛擬機(jī)切換與調(diào)度、虛擬集群構(gòu)建、快速鏡像讀取以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)則增量更新等方面開展了研究工作。論文的主要成果包括:(1)提出了虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法。為了加快虛擬機(jī)響應(yīng)外部I/O請(qǐng)求的速度,該方法基于Xen虛擬機(jī)的信用調(diào)度機(jī)制,引入了虛擬CPU的urgent狀態(tài),調(diào)整了虛擬CPU的時(shí)間片大小,并且重新設(shè)計(jì)了虛擬CPU各個(gè)狀態(tài)間的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明,相較于傳統(tǒng)的信用調(diào)度機(jī)制,該方法使得虛擬機(jī)可以快速地響應(yīng)I/O請(qǐng)求,進(jìn)而減小了實(shí)時(shí)任務(wù)的運(yùn)行延遲。(2)提出了I/O特征感知的虛擬集群動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法。該方法監(jiān)控并收集物理機(jī)與虛擬機(jī)的全局運(yùn)行信息,并結(jié)合虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)I/O特征和指數(shù)平滑預(yù)測(cè)算法,提供了一種直觀有效的虛擬機(jī)調(diào)度機(jī)制。實(shí)驗(yàn)表明,通過設(shè)定熱點(diǎn)閾值與平滑因子,該方法可以有效的避免虛擬機(jī)的遷移振蕩,并且降低虛擬機(jī)調(diào)度的額外開銷。(3)提出了虛擬機(jī)鏡像的去冗余存儲(chǔ)方法。該方法通過端到端的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)的快速部署,采用去冗余技術(shù)減少了虛擬機(jī)鏡像的存儲(chǔ)空間,并且提供了鏡像快速?gòu)?fù)制、客戶端按需讀取等高級(jí)特性。實(shí)驗(yàn)表明,相較于傳統(tǒng)的鏡像存儲(chǔ)機(jī)制,去冗余存儲(chǔ)方法在保證虛擬機(jī)I/O性能同時(shí),可大大降低虛擬計(jì)算環(huán)境對(duì)存儲(chǔ)空間的需求。(4)提出了虛擬計(jì)算網(wǎng)絡(luò)規(guī)則的增量更新方法。該方法使用SDN技術(shù)構(gòu)建虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò),并基于Open Flow協(xié)議,在網(wǎng)絡(luò)規(guī)則的編譯過程中引入了規(guī)則間依賴關(guān)系的考量,同時(shí)采用在線的k因子算法來(lái)維護(hù)規(guī)則優(yōu)先級(jí)的排列分布。實(shí)驗(yàn)表明,該增量更新方法可以消除幾乎所有的規(guī)則優(yōu)先級(jí)更新,進(jìn)而減小虛擬計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的延遲。
【關(guān)鍵詞】：虛擬計(jì)算 虛擬機(jī)調(diào)度 鏡像存儲(chǔ) 增量更新
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP302
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-23
• 1.1 虛擬計(jì)算概述9-13
• 1.1.1 虛擬計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)11-12
• 1.1.2 日益嚴(yán)峻的管理與性能挑戰(zhàn)12-13
• 1.2 虛擬計(jì)算相關(guān)技術(shù)13-19
• 1.2.1 虛擬計(jì)算環(huán)境的典型架構(gòu)與工作流程14-15
• 1.2.2 虛擬機(jī)遷移的一般過程及其必要性15-16
• 1.2.3 虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移的特性16-18
• 1.2.4 虛擬機(jī)調(diào)度的困難與挑戰(zhàn)18-19
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容和主要貢獻(xiàn)19-23
• 1.3.1 研究什么與不研究什么19-20
• 1.3.2 論文的主要工作及貢獻(xiàn)20-21
• 1.3.3 論文的組織和各章內(nèi)容簡(jiǎn)介21-23
• 第2章 相關(guān)工作23-42
• 2.1 虛擬計(jì)算環(huán)境23-27
• 2.1.1 虛擬計(jì)算環(huán)境的資源管理23
• 2.1.2 常見的虛擬計(jì)算平臺(tái)及其特點(diǎn)23-27
• 2.2 物理主機(jī)中的虛擬CPU切換與調(diào)度27-33
• 2.2.1 不同類型的虛擬機(jī)27-30
• 2.2.2 Xen的虛擬CPU切換30-32
• 2.2.3 虛擬CPU切換問題與改進(jìn)32-33
• 2.3 虛擬集群的構(gòu)建與資源調(diào)度33-35
• 2.3.1 虛擬機(jī)的遷移開銷33-34
• 2.3.2 物理集群上的虛擬機(jī)部署與調(diào)度34
• 2.3.3 虛擬集群的I/O性能34-35
• 2.4 虛擬機(jī)鏡像的存儲(chǔ)調(diào)度35-38
• 2.4.1 虛擬機(jī)鏡像的格式35-36
• 2.4.2 去冗余技術(shù)36-37
• 2.4.3 數(shù)據(jù)塊的管理37-38
• 2.4.4 鏡像數(shù)據(jù)傳輸38
• 2.4.5 分布式文件系統(tǒng)38
• 2.5 虛擬計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸38-41
• 2.5.1 軟件定義網(wǎng)絡(luò)與Open Flow協(xié)議39-40
• 2.5.2 Open Flow中的流表規(guī)則40
• 2.5.3 流表更新的延遲問題40-41
• 2.6 小結(jié)41-42
• 第3章 虛擬機(jī)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法42-52
• 3.1 概述42-43
• 3.2 Xen信用調(diào)度方法的狀態(tài)轉(zhuǎn)移43
• 3.3 實(shí)時(shí)調(diào)度方法的設(shè)計(jì)43-47
• 3.3.1 實(shí)時(shí)調(diào)度方法中虛擬CPU的狀態(tài)轉(zhuǎn)移44-45
• 3.3.2 實(shí)時(shí)調(diào)度方法中虛擬CPU的時(shí)間片調(diào)整45-46
• 3.3.3 實(shí)時(shí)調(diào)度方法的執(zhí)行過程46-47
• 3.4 實(shí)時(shí)調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)過程47-49
• 3.4.1 調(diào)度方法模型47-48
• 3.4.2 調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)48-49
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-51
• 3.5.1 Ping延遲測(cè)試49-50
• 3.5.2 Web服務(wù)器測(cè)試50-51
• 3.6 小結(jié)51-52
• 第4章 I/O特征感知的虛擬集群動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法52-65
• 4.1 概述52-54
• 4.2 I/O瓶頸分析54-55
• 4.3 動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-59
• 4.3.1 尋找物理主機(jī)熱點(diǎn)55-56
• 4.3.2 選擇合適的虛擬機(jī)56-57
• 4.3.3 確定目的主機(jī)57
• 4.3.4 性能預(yù)測(cè)57-58
• 4.3.5 消除遷移振蕩58-59
• 4.3.6 時(shí)間復(fù)雜度分析59
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果59-63
• 4.4.1 確定主機(jī)熱點(diǎn)閾值59-61
• 4.4.2 確定合適的平滑因子61
• 4.4.3 動(dòng)態(tài)構(gòu)建方法的測(cè)試61-63
• 4.5 小結(jié)63-65
• 第5章 虛擬機(jī)鏡像的去冗余存儲(chǔ)方法65-84
• 5.1 概述65-67
• 5.2 去冗余存儲(chǔ)方法的整體設(shè)計(jì)67-68
• 5.2.1 前提假設(shè)67
• 5.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)67-68
• 5.3 去冗余存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)技術(shù)68-77
• 5.3.1 指紋信息的計(jì)算68-73
• 5.3.2 各模塊之間的通信73-76
• 5.3.3 系統(tǒng)容錯(cuò)76
• 5.3.4 垃圾回收76-77
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果77-82
• 5.4.1 去冗余數(shù)據(jù)塊大小的選擇77-79
• 5.4.2 虛擬機(jī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序79-81
• 5.4.3 網(wǎng)絡(luò)傳輸測(cè)試81-82
• 5.5 小結(jié)82-84
• 第6章 虛擬計(jì)算網(wǎng)絡(luò)規(guī)則的增量更新方法84-102
• 6.1 概述84-87
• 6.2 規(guī)則間依賴關(guān)系的定義87-88
• 6.3 規(guī)則增量更新方法概述88-90
• 6.4 維護(hù)規(guī)則間的依賴關(guān)系90-99
• 6.4.1 根據(jù)流表規(guī)則構(gòu)建依賴關(guān)系DAG90-91
• 6.4.2 策略編譯時(shí)維護(hù)依賴關(guān)系DAG91-98
• 6.4.3 維護(hù)分散的優(yōu)先級(jí)值98-99
• 6.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果99-101
• 6.6 小結(jié)101-102
• 第7章 總結(jié)及進(jìn)一步工作102-105
• 7.1 總結(jié)102-103
• 7.2 進(jìn)一步工作103-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 致謝111-113
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果113

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張世峰;劉欣然;姚遠(yuǎn)哲;;虛擬計(jì)算環(huán)境實(shí)驗(yàn)床平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2009年03期

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3 桂春梅;蹇強(qiáng);王懷民;吳泉源;;虛擬計(jì)算環(huán)境中基于重復(fù)博弈的懲罰激勵(lì)機(jī)制[J];軟件學(xué)報(bào);2010年12期

4 張千;梁鴻;關(guān)新全;石t;;基于框架的虛擬計(jì)算環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)研究[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);2013年06期

5 張世峰;劉欣然;張鴻;;虛擬計(jì)算環(huán)境業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年S1期

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7 曹曉，

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