基于虛擬機遷移的動態(tài)資源配置研究.pdf

1、系統(tǒng)虛擬化技術有效解決了傳統(tǒng)集群或數(shù)據(jù)中心存在的資源浪費現(xiàn)象嚴重、管理費用過大等問題。由于應用負載的動態(tài)性,研究負載不斷變化的需求和資源供給之間的動態(tài)映射是虛擬化環(huán)境資源調度的核心問題,具有重大現(xiàn)實意義。實現(xiàn)應用需求和資源之間的動態(tài)映射主要通過虛擬機遷移方式來進行,其研究內(nèi)容主要包括單虛擬機遷移優(yōu)化、輕負載服務器的整合、熱點消除等三方面?，F(xiàn)有技術由于對遷移的開銷、穩(wěn)定性等方面的考慮不足而無法滿足應用實時性和服務質量的需求,在此背景下,針

2、對虛擬化環(huán)境中資源的有效使用和應用需求之間存在的上述三個問題設計和實現(xiàn)新的策略或方法顯得尤為重要。
　　虛擬機遷移是虛擬化環(huán)境動態(tài)資源配置的重要方式,分為在線遷移和非在線遷移。基于應用負載的動態(tài)變化,通過虛擬機遷移重新建立虛擬機和物理節(jié)點間的映射來實現(xiàn)資源的動態(tài)配置?，F(xiàn)有虛擬機遷移主要存在傳輸數(shù)據(jù)量大、延遲長等缺陷,針對這個問題,一種基于頁面壓縮的自適應虛擬機在線遷移根據(jù)實時的網(wǎng)絡狀況,調節(jié)壓縮算法的參數(shù),保證虛擬機遷移在不同的網(wǎng)

3、絡環(huán)境中均能保持較好的性能。虛擬機保存/恢復是非在線遷移的一種方式,也是桌面虛擬化應用中頻繁使用的操作。本文提出一種基于頁面壓縮的快速保存/恢復虛擬機的方法,對不同數(shù)據(jù)特征的頁面采用不同的壓縮方法,平衡算法的壓縮率和壓縮速度之間的關系,改善對網(wǎng)絡文件系統(tǒng)的訪問性能。實驗結果顯示,基于頁面壓縮的虛擬機保存和恢復操作分別平均減少69.4％和62.0%的時間延遲,而虛擬機內(nèi)存鏡像文件最多可減少83.1%的存儲空間。
　　輕負載服務器的整

4、合是目前數(shù)據(jù)中心最主要的節(jié)能方式?，F(xiàn)有虛擬化環(huán)境中服務器整合大多使用探索法,不能找到最優(yōu)解。一種基于線性規(guī)劃原理的服務器整合方法通過描述資源需求和資源提供等方面的約束條件,借助線性規(guī)劃函數(shù)找到服務器整合的最優(yōu)方案。同時,虛擬機遷移序列的生成方法首先識別遷移之間存在的時間依賴關系,在確保多個遷移的正確時序關系的前提下,采用并行化、基于頁面壓縮的遷移等方式減少資源動態(tài)配置的開銷,以較少的費用將虛擬機的分布從當前狀態(tài)轉變到目標狀態(tài)。仿真實驗結

5、果表明,服務器整合算法可有效減少激活物理機數(shù)量26.7%。
　　熱點消除是虛擬化環(huán)境中動態(tài)資源配置面臨的又一個基本問題。應用負載上升后,資源競爭激烈,需要調整虛擬機和物理節(jié)點間的映射來消除熱點。熱點消除問題可以分成兩個子問題:選擇要遷移的虛擬機,從熱節(jié)點上的多個可供選擇的虛擬機集合中選擇一個子集來進行遷移,以消除資源熱點,即虛擬機選擇問題;選擇虛擬機后,需要為這些遷移的虛擬機確定目標節(jié)點,即虛擬機放置問題。虛擬機選擇問題涉及動態(tài)資

6、源配置的開銷,而虛擬機放置問題關系動態(tài)資源配置的效果。
　　對于虛擬機選擇問題,目前大多數(shù)方法基于內(nèi)存容量的粗略開銷預估,選擇開銷較小的虛擬機進行遷移。一種基于預復制遷移的實時開銷預估方法首先理論分析預復制遷移算法,確定開銷的影響因素,從而建立應用特征和開銷之間的關聯(lián),得出較為準確的快速遷移開銷預估模型。實驗結果表明,虛擬機遷移開銷預估模型能快速地正確反映不同應用特征虛擬機的遷移開銷的大小關系。
　　對于虛擬機放置問題,目前