Xen虛擬機(jī)遷移機(jī)制和負(fù)載均衡策略研究.pdf

1、虛擬化技術(shù)能夠在云計(jì)算平臺(tái)中創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)作為虛擬操作平臺(tái)，滿足多用戶共享平臺(tái)時(shí)隔離執(zhí)行環(huán)境的需求。并且通過(guò)虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移技術(shù)和虛擬機(jī)負(fù)載均衡策略，可以靈活和動(dòng)態(tài)的管理與調(diào)節(jié)云計(jì)算環(huán)境中的資源，使系統(tǒng)資源得到充分利用。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于業(yè)務(wù)特性等因素，虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移過(guò)程中需要傳輸大量?jī)?nèi)存頁(yè)面，造成動(dòng)態(tài)遷移與應(yīng)用程序的性能下降，以及負(fù)載均衡策略實(shí)施效果不佳，影響云計(jì)算平臺(tái)性能。因此，虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制和負(fù)載均衡策略是當(dāng)前虛擬化技術(shù)領(lǐng)域

2、的研究熱點(diǎn)。
　　 虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制主要是通過(guò)氣球驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)壓縮、CopyonWrite以及硬件調(diào)度等技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以減少迭代傳輸過(guò)程中內(nèi)存頁(yè)面的傳輸量，提高動(dòng)態(tài)遷移性能，但是現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮具體業(yè)務(wù)特征，采用單一策略不能滿足不同特征業(yè)務(wù)的需求，尤其是在I/O密集型業(yè)務(wù)環(huán)境中，動(dòng)態(tài)遷移過(guò)程需要傳輸大量?jī)?nèi)存臟頁(yè)，占用過(guò)多物理網(wǎng)絡(luò)帶寬，增加迭代時(shí)間和宕機(jī)時(shí)間，從而影響遷移性能和業(yè)務(wù)運(yùn)行質(zhì)量。負(fù)載均衡方面主要是利用閾值、集中控制和歷

3、史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)等方法生成負(fù)載均衡策略，在實(shí)際應(yīng)用中，由于業(yè)務(wù)多樣性和業(yè)務(wù)量突變的影響，造成適用性與兼容性不強(qiáng)，并且缺少數(shù)據(jù)抖動(dòng)的處理以及遷移自身開銷對(duì)業(yè)務(wù)影響的考慮。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了面向業(yè)務(wù)特征的自適應(yīng)虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移帶寬分配算法，詳細(xì)分析了虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移過(guò)程中現(xiàn)有物理帶寬分配方法存在的不足，將業(yè)務(wù)特征和服務(wù)質(zhì)量引入帶寬分配方案，并提出基于復(fù)雜業(yè)務(wù)環(huán)境的負(fù)載均衡策略，以增強(qiáng)系統(tǒng)的適用性和魯棒性。本文主要貢獻(xiàn)包括:
　　 (1)

4、提出面向業(yè)務(wù)特征的自適應(yīng)虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移帶寬分配算法。該算法針對(duì)I/O密集型業(yè)務(wù)環(huán)境，通過(guò)分析運(yùn)行業(yè)務(wù)的特征，利用遷移迭代過(guò)程中內(nèi)存臟頁(yè)率，以及網(wǎng)絡(luò)往返時(shí)延RTT方法，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻運(yùn)行業(yè)務(wù)的物理網(wǎng)絡(luò)帶寬使用量，從而自適應(yīng)分配虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移使用帶寬。在保證遷移性能和系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，減少迭代時(shí)間和宕機(jī)時(shí)間。
　　 (2)提出了基于復(fù)雜業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡策略。該策略利用已擴(kuò)展的集群監(jiān)控軟件Ganglia收集和發(fā)送物理節(jié)點(diǎn)和虛擬節(jié)點(diǎn)的性

5、能信息，使用加入權(quán)重值的“Black-boxandGray-box”策略，根據(jù)業(yè)務(wù)特征動(dòng)態(tài)的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)載次數(shù)的閾值以防止突發(fā)峰值對(duì)負(fù)載均衡效果的影響，然后通過(guò)貪心算法生成負(fù)載均衡策略，以及使用Rainbow虛擬機(jī)管理平臺(tái)執(zhí)行虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移。同時(shí)利用Ganglia通信機(jī)制取代了Sandpiper架構(gòu)中使用的Twisted通信機(jī)制，增加了整體系統(tǒng)的魯棒性。
　　 (3)實(shí)現(xiàn)了基于Xen虛擬機(jī)的面向業(yè)務(wù)特征的自適應(yīng)虛擬