云計(jì)算中虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)軟件與硬件技術(shù)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了計(jì)算模型的不斷演化。繼分布式計(jì)算、并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算等模型之后,計(jì)算機(jī)工業(yè)界與學(xué)術(shù)界提出了云計(jì)算模型。云計(jì)算通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將超大規(guī)模的計(jì)算存儲(chǔ)資源整合起來(lái),形成一個(gè)虛擬的計(jì)算資源池,并以服務(wù)的形式按需提供給用戶。云計(jì)算帶來(lái)的服務(wù)整合與按需供給能夠顯著提高計(jì)算資源的利用率,降低每服務(wù)的能耗量,并且有效屏蔽計(jì)算資源的出錯(cuò)問(wèn)題。
　　 在云計(jì)算模型中,資源是共享的并根據(jù)用戶的請(qǐng)求進(jìn)行預(yù)留。在用戶的請(qǐng)求被

2、批準(zhǔn)后,云計(jì)算平臺(tái)必須向用戶保證嚴(yán)格執(zhí)行服務(wù)等級(jí)協(xié)議(Service LevelAgreement,SLA)。但是,用戶對(duì)資源的實(shí)際需求往往是隨著時(shí)間的推移而動(dòng)態(tài)改變的。例如,Web服務(wù)器在不同時(shí)間的負(fù)載量存在明顯差異。如果資源預(yù)留的太早,勢(shì)必造成資源的浪費(fèi)。此外,在用戶透明得共享資源的同時(shí),云計(jì)算平臺(tái)還需動(dòng)態(tài)的平衡服務(wù)器之間的負(fù)載,避免產(chǎn)生熱點(diǎn)(hotspot)。如何高效分配資源同時(shí)保證用戶的SLA,是云計(jì)算需要解決的重要問(wèn)題。

3、>　　 虛擬化技術(shù)為云計(jì)算模型中的資源管理提供了一種有效的解決辦法。通過(guò)將服務(wù)封裝在虛擬機(jī)中并映射到各臺(tái)物理服務(wù)器上,虛擬化技術(shù)能夠根據(jù)負(fù)載的變化進(jìn)行虛擬機(jī)和物理資源的重映射,從而動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載均衡。虛擬機(jī)和物理資源的重映射可以借助虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。借助運(yùn)行在操作系統(tǒng)和物理硬件之間的虛擬機(jī)監(jiān)控器,把包括操作系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)運(yùn)行環(huán)境從一臺(tái)物理主機(jī)遷移到另一臺(tái)物理主機(jī)上,虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移能夠幫助管理人員進(jìn)行動(dòng)態(tài)的負(fù)載均衡、出

4、錯(cuò)管理和在線維護(hù)。
　　 目前,虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移主要是由人手動(dòng)發(fā)起的,且只能在相同類型的虛擬機(jī)監(jiān)控器間進(jìn)行。在云計(jì)算環(huán)境下,大規(guī)模的計(jì)算存儲(chǔ)資源被整合在一起,這些資源可能由不同的虛擬機(jī)監(jiān)控器進(jìn)行管理。此外,在動(dòng)態(tài)遷移被用來(lái)進(jìn)行負(fù)載均衡以滿足虛擬機(jī)SLA的同時(shí),遷移本身也需要占用CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源。如果不對(duì)動(dòng)態(tài)遷移的過(guò)程加以控制,必然會(huì)造成在遷移過(guò)程中虛擬機(jī)的SLA被嚴(yán)重破壞。反應(yīng)速度慢、容易出錯(cuò)和缺少動(dòng)態(tài)控制,這些缺點(diǎn)導(dǎo)致傳

5、統(tǒng)由人工發(fā)起的遷移不能做到資源的最佳利用和保證遷移過(guò)程中虛擬機(jī)的SLA。而只能在相同類型的虛擬機(jī)監(jiān)控器之間進(jìn)行遷移,缺乏靈活性,又限制了動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
　　 針對(duì)云計(jì)算平臺(tái)的特點(diǎn),我們提出了一個(gè)將虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)更好地運(yùn)用于云計(jì)算平臺(tái)的系統(tǒng)的解決方案。該方案優(yōu)點(diǎn)在于:首先,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控云計(jì)算環(huán)境中資源的使用情況,自主發(fā)起動(dòng)態(tài)遷移,以做到負(fù)載均衡。其次,能夠在不同類型的虛擬機(jī)監(jiān)控器間進(jìn)行虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移,大大提高了動(dòng)態(tài)

6、遷移的靈活性。最后,能夠?qū)?dòng)態(tài)遷移的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,避免遷移過(guò)程占用過(guò)多資源,從而保證虛擬機(jī)的SLA。
　　 為了驗(yàn)證上述方案的可行性,我們以兩種具有代表性的開(kāi)源虛擬機(jī)監(jiān)控器Xen和KVM為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了名為Vagrant的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移框架。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該框架能夠根據(jù)負(fù)載情況,在Xen和KVM之間自主發(fā)起虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移,同時(shí)能夠?qū)w移過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,保證虛擬機(jī)的SLA。在性能方面,由該遷移框架發(fā)起的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的在遷移總時(shí)