云平台调度的亲和性、安全保护和内存效率研究

发布时间：2020-10-31 08:40

　　 云计算是现代互联网服务的重要基石。云计算以云平台的形式提供服务,调度是云平台系统的关键组成。云平台利用虚拟化技术将硬件、软件和服务等资源抽象为资源池形式,通过调度系统统一管理资源。应用服务性能、资源利用率和安全保护是云平台调度系统设计的重要目标。根据虚拟化实现原理,虚拟机之间存在一定相关性即亲和性,不同的部署方式会影响虚拟机的应用性能和云平台的资源利用率。目前OpenStack云平台的调度算法过于简单,缺乏一种调度机制利用虚拟机亲和性这些现象。另一方面,在云平台调度系统中,重要的配置参数存储于内存键值存储服务中,而传统内存保护方法无法防止被劫持操作系统的非法访问,存在一定安全隐患。当调度结果导致虚拟机集中部署时,部分服务器上存在大量空闲内存,云平台内存效率低下。为了设计合理安全高效的云平台调度系统,本文围绕云平台调度问题展开,重点研究云平台调度系统的亲和性、安全保护和内存效率3个方面相关联的问题,主要贡献有:1.研究虚拟机亲和性,分析不同部署方式对虚拟机应用性能和云平台资源利用率的影响,定义亲和性描述虚拟机之间的关系,设计并实现基于虚拟机亲和性的OpenStack云平台调度,提高应用性能和资源利用率。2.研究内存安全保护,设计并实现基于SGX硬件保护的内存键值存储服务,用于安全存储调度系统重要的配置参数,研究模块间调用消耗热点,通过批处理优化提高读写性能。3.研究内存使用效率,为了应对调度结果导致的内存资源过剩现象,设计并实现基于SGX键值服务的Docker远程内存卷管理,利用远程内存来提高容器应用的10性能,并提高云平台内存效率。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP393.09
【部分图文】：

而计算系统虚拟化技术改进了原有计算机系统体系结构，在操作系统层与应??用层之间引入了新的一层?虚拟机管理层（Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｍａｃｈｉｎｅ?Ｍｏｎｉｔｏｒ），简称为??ＶＭＭ，或叫作Ｈｙｐｅｒｖｉｓｏｒ。如图２．１所示，ＶＭＭ层消除了底层系统与上层应用??软件之间的紧耦合关系，为共享、隔离、管理多个用户的私有操作系统提供了可??行性，提高了计算机资源的利用效率。在ＶＭＭ的支持下，一台物理机上可以同??时运行多个虚拟机（ＶｉｒｔｕａｌＭａｃｈｉｎｅ），虚拟机中运行着应用软件，虚拟机间共享??底层物理资源。??７??

每个子系统都可以独立部署和使用。在每个子系统中，又根据分层ｌａｙｅｒ设计??理念，拆分ＡＰＩ、逻辑处理（含数据库存储）、底层驱动适配３个层次［２８］。其架构??如图２．３所示。??＿＿?■?＾纖????一提供网络连接Ｉ??提？＾．备￣????提供镜像??＇提供ＶＭ?—存储镜像??ＷＷｉＢＭＢ＾?？?．?．．??Ａ?＆??—￣￣￣＾提供认证服务Ｊ????■，漏??：ｖ｜?ｒ?＞?＾??图２．３?ＯｐｅｎＳｔａｃｋ架构模型示意图??ＯｐｅｎＳｔａｃｋ愿景：为所有公有云和私有云提供商提供可满足它们任意需求、容??易实施且可以大规模扩展的开源云计算平台［２８］。同时ＯｐｅｎＳｔａｃｋ定位是亚马逊??ＡＷＳ的开源实现，所以我们看到很多内容都和亚马逊基本上是对应的，见表２．１??所示。??１０??

提供一个可扩展的算法池，支持多种算法热插拔，目前主要实现为初??始放置的ＦＦＤ?（Ｆｉｒｓｔ?Ｆｉｔ?Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ）算法。调度控制器执行预处理和配置，包括??数据收集、数据转化和参数配置。逻辑架构设计模型如图３．３所示。??调度决策子系统?？???＾?ｒ???Ｗ?调度决策器??配?＿＿＿?￣￣一￣???置?１?丨＇％??嘗????￣￣＾?资源调度决策控制器??．．．．．．．．??，?沒―—。「匕］??Ｑ——＾性能监控与数据转变换｜丨调度实施丨??．?Ｉ?Ｉ?ｊ??云平台??图３．３流量亲和性调度决策框架逻辑设计模型示意图??２４??
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本文编号：2863718