虛擬化集群的磁盤(pán)IO QoS控制.pdf

1、在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域,云計(jì)算目前被視為客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)變革后的另一大技術(shù)革新。為了滿(mǎn)足云用戶(hù)的不同服務(wù)需求,云計(jì)算系統(tǒng)必須統(tǒng)一管理一個(gè)巨大的資源集群。因此,云資源管理成為當(dāng)前研究人員所面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。云計(jì)算資源管理的主要任務(wù)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和資源管理兩方面,二者都涉及到磁盤(pán)IO資源。磁盤(pán)IO資源是云計(jì)算環(huán)境下所有資源中重要的一個(gè),一個(gè)高效的磁盤(pán)IO QoS系統(tǒng)將會(huì)為云計(jì)算服務(wù)供應(yīng)商、云用戶(hù)和終端用戶(hù)帶來(lái)很大的便利。然而,在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)磁

2、盤(pán)IO QoS調(diào)度系統(tǒng)時(shí)需要考慮許多因素,諸如系統(tǒng)高性能、管理靈活性、兼容性等等。如何實(shí)現(xiàn)虛擬化存儲(chǔ)的磁盤(pán)IO資源調(diào)度策略并且確保磁盤(pán)IO的服務(wù)質(zhì)量成為具有實(shí)踐意義的重要研究課題。
　　本論文的研究工作來(lái)源于國(guó)家863計(jì)劃課題項(xiàng)目。該項(xiàng)目期望能夠通過(guò)現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)和流量控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種有效的磁盤(pán)流量的控制方案,以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定單元進(jìn)行流量控制,保證系統(tǒng)資源的高可用性,確保云計(jì)算服務(wù)提供商為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流量方案。針對(duì)以上需

3、求,本文提出一個(gè)基于虛擬化技術(shù)和QoS控制技術(shù)的磁盤(pán)IO資源管理方案,對(duì)磁盤(pán)IO流量進(jìn)行有效管理和控制。這一磁盤(pán)IO管理方案具有提供多種服務(wù)質(zhì)量的高性能和管理的靈活性,并在已有的系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境下對(duì)模塊進(jìn)行測(cè)試優(yōu)化,為線上運(yùn)行的虛擬化集群環(huán)境提供高可靠保證的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　在本論文中,具體研究工作及創(chuàng)新包括以下幾方面:
　　1.設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)IO QoS控制模塊。利用漏桶算法和加權(quán)公平隊(duì)列算法的結(jié)合模型,實(shí)現(xiàn)兩種對(duì)應(yīng)的控制策略,

4、用于限制系統(tǒng)資源的throttle策略和用于針對(duì)不同請(qǐng)求分配不同優(yōu)先級(jí)的weight策略。利用device–mapper技術(shù)將模塊實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的虛擬化塊設(shè)備層,降低引入模塊對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
　　2.實(shí)現(xiàn)QoS管理控制接口。修改虛擬化平臺(tái)的相關(guān)接口腳本,加入QoS相關(guān)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備QoS參數(shù)的動(dòng)態(tài)配置,方便系統(tǒng)整合和參數(shù)管理。模塊整合后,評(píng)估并分析其對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的影響。
　　3.分析磁盤(pán)IO優(yōu)化因素。對(duì)系統(tǒng)磁盤(pán)IO進(jìn)行測(cè)試分

5、析,結(jié)果表明,通過(guò)加入對(duì)IO請(qǐng)求大小和并發(fā)IO數(shù)量等因素的控制可以提高磁盤(pán)IO效率,優(yōu)化系統(tǒng)磁盤(pán)性能。
　　本論文通過(guò)對(duì)虛擬化環(huán)境下的磁盤(pán)資源管理技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析和研究,提出基于虛擬化技術(shù)的磁盤(pán)IO QoS控制模塊,選擇合理的設(shè)計(jì)方案并利用device–mapper技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。為了使該模塊更易于系統(tǒng)管理,文中也提供了磁盤(pán)QoS管理的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。經(jīng)驗(yàn)證,該模塊具備完整的磁盤(pán)IO QoS功能,能夠提供多種IO調(diào)度策略,為用戶(hù)