高可用內(nèi)存?zhèn)浞菘臻g創(chuàng)建機制.pdf

1、云計算集群的規(guī)模正日益增大,對可用性要求也越來越高。文獻顯示對于商業(yè)云計算公司而言,每分鐘的宕機可能造成數(shù)萬美元的損失。然而最近的研究表明在大規(guī)模云計算環(huán)境下,每年約有32％的機器會出現(xiàn)內(nèi)存錯誤,更有1.3%的機器會因此導(dǎo)致機器重啟或者數(shù)據(jù)異常。內(nèi)存錯誤在大規(guī)模集群中,可以被認為是一種常態(tài)化的現(xiàn)象,因此提升內(nèi)存的可用性在今天變得越發(fā)重要。
　　傳統(tǒng)的內(nèi)存可用性提升方式可以分為硬件方式和軟件方式。硬件方式包括鏡像內(nèi)存與ECC內(nèi)存,這

2、兩類技術(shù)都需要特殊的硬件支持。軟件方式也可分為兩類,一類從應(yīng)用層對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行備份,另一類方式使用虛擬化技術(shù)對整機進行備份,這些方式性能相對較為低下。
　　本論文希望以軟件方式實現(xiàn)鏡像內(nèi)存系統(tǒng),它將為內(nèi)存中的原空間創(chuàng)建出相應(yīng)的備份空間,供備份數(shù)據(jù)存儲。本論文分別在兩套獨立的層面實現(xiàn)上述功能:一種是基于操作系統(tǒng)層、輕量、高效的備份空間創(chuàng)建,即Memv6;另一種是基于虛擬化技術(shù)、對操作系統(tǒng)透明的Memvisor。
　　在Memv

3、6中,通過修改操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理模塊,使得在創(chuàng)建原頁表時,同步地創(chuàng)建備份頁表,從而完成備份空間的建立。此外,為了保證原空間的地址范圍與備份空間的地址范圍不產(chǎn)生沖突,本論文分析了操作系統(tǒng)中的內(nèi)存布局,并對原始布局進行了相應(yīng)修改,保證了系統(tǒng)的正確性。
　　Memvisor使用虛擬化技術(shù)完成了類似功能。通過修改直接頁表技術(shù)中的頁表創(chuàng)建流程,或者修改影子頁表技術(shù)中的頁表翻譯流程,完成備份空間的創(chuàng)建。虛擬化技術(shù)可以屏蔽操作系統(tǒng)對備份空間創(chuàng)建