云上主机物理内存共用技术研究

发布时间：2017-11-07 09:07

  本文关键词：云上主机物理内存共用技术研究

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【摘要】：内存是计算机的独占资源,仅本机可用,在不改动内存硬件配置的前提下主机内存容量有限且不变。随着技术发展主机物理内存容量已经可以达到TB级别,但这样的主机价格高昂;同时企业的计算任务量是动态变化的,仅靠提升主机硬件性能来满足需求无形中提高了企业的运营成本,也容易带来资源利用率低下的问题。分布式和并行计算通过中间件将集群主机在逻辑上整合为一体,实现计算任务在集群主机中的分布存储和并行处理。中间件运行在用户层面,没有对用户屏蔽实现细节,用户需要重新编写应用程序代码,造成了很多不便。同时某些计算任务内部存在逻辑上的依赖关系,主节点需要合理地分配计算任务到各计算节点,这就带来了额外开销并引发了任务同步问题。虚拟化技术实现了对虚拟机内存容量的动态调整,表明在软件层面主机内存容量动态可变。针对上述现状,提出云集群主机间内存共用技术:主机可以将本地空闲内存通过网络借用给同集群中其他内存不足的主机使用,即内存不再是单台主机的独占资源,而是作为公共资源被集群中主机所共用;主机可用内存容量不再固定不变,而是可根据计算任务需求动态地调整。围绕此内容相关工作包括:1.在分析了计算机体系结构与Linux内核内存管理技术后,提出主机间内存共用技术模型。主机可通过网络借用集群中其他主机的内存并使用之,整个过程发生在操作系统内核层面,向上屏蔽实现细节,用户不会感觉到与使用本地内存有差异。2.在共用技术模型基础上,结合虚拟机内存动态调整技术,提出一种主机内存扩展与收缩算法。主机可根据自身需要发起内存借用过程来扩展可用内存容量,或自主归还多余的空闲内存,或被强制要求归还借用的内存,所有过程不需要外部干预措施。3.改进内存页面分配算法。伙伴算法平均情况下有25%的页面因不能被有效利用而被浪费,对于使用大页面的虚拟化环境来说内存浪费现象更为严重。改进的伙伴算法可适应任意页面数量的分配请求,提升了内存分配的线性化特性,消除了页面浪费现象。4.改进内存页交换技术及页交换算法。针对内存共用技术中网络传输速率是内存读写性能瓶颈这一问题,考虑用共用内存代替传统块设备作为被换出页面的存储设备。同时提出一种改进的页交换算法,该算法相比现有的二次机会法降低了页面颠簸率和缺页率。5.从理论角度简要分析内存共用技术与分布式和并行计算技术在性能方面的差异。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王小银;陈莉君;;Linux内核中内存池的实现及应用[J];西安邮电学院学报;2011年04期

2 侯f ;王禹;赵跃龙;;内存页面交换文件定位优化方法[J];计算机工程与应用;2010年04期

3 魏海涛;姜昱明;李建武;张娅;;内存管理机制的高效实现研究[J];计算机工程与设计;2009年16期

4 史乐平,吴邦欲,顾明;桌面Linux操作系统页面交换算法的改进[J];计算机应用研究;2005年08期

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本文编号：1151735