云计算环境下XEN虚拟机自动动态迁移的研究与应用

发布时间：2017-12-05 18:32

  本文关键词：云计算环境下XEN虚拟机自动动态迁移的研究与应用

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【摘要】：随着信息技术的发展,云计算作为一种新的计算模式出现,它将硬件资源整合后以按需分配的方式提供给用户使用,而在云计算平台搭建的过程中,虚拟化技术是必不可少的一项技术。虚拟化技术可以将单个物理硬件虚拟化为上百个相同的物理硬件提供给用户,实现一台物理主机为多种应用提供服务的目的,且每个服务之间是相互隔离的。在以云计算为基础的数据中心内部,虚拟化技术不但能够虚拟出多个硬件平台,而且能够减少硬件购买和维护的成本。同时虚拟机的动态迁移技术能够在不中断服务的情况下实现虚拟机迁移,服务的暂停时间也从传统的几十分钟缩小到几十毫秒,虚拟机的迁移技术也为数据中心的负载均衡和建设绿色数据中心提出了解决的思路。 论文首先介绍了Xen虚拟机的相关知识,包括CPU虚拟化、内存虚拟化以及I/0设备虚拟化,然后阐述了虚拟机动态迁移的实现过程并对Xen的源代码进行深入分析,最后对云计算环境下实现虚拟机自动动态迁移方案做了详细的设计以达到负载均衡以及节约能耗的目的。本文的主要工作如下： 1.对服务器的负载监控。本文的虚拟机自动迁移方案是建立在对服务器负载监控的基础上进行设计的,通过VMM(虚拟机监测器),测出CPU以及内存的使用率,并计算出服务器的负载值,从而了解服务器的运行状况。为了及时了解集群的负载分布,本文根据服务器的负载情况,将服务器分为四个等级,并且以链表的形式存储,方便查询。 2.设计告警机制。一旦服务器出现过载,或者资源浪费的情况,程序通过socket链接,把告警信息发送给虚拟机自动迁移系统,告警信息包括服务器的负载值以及服务器上的虚拟机信息等。本文根据发送的信息来判定告警的级别(优先级)以解决优先迁移问题。 3.设计迁移触发机制。一旦收到告警信息,程序会根据单个虚拟机的负载值、服务器所处的等级以及时间三个因素来确定是否会触发迁移。 4.设计迁移执行机制。由迁移触发机制触发迁移后,系统将会根据单个虚拟机的负载值来确定迁移哪个虚拟机。文章提出三种算法来寻找目的主机,分别是1)首次资源合适法,2)一级最高二级最低资源选择法,3)最合适资源选择法。程序通过SSH、TELNET或是REXEC来链接IMM获取所有主机的信息以用来筛选。本文同时实现了自动IP重定向。通过程序发送ARP包来实现IP与MAC地址的重新绑定。 5.基于虚拟机自动动态迁移方案实现负载均衡与节约能耗。首先对负载均衡相关知识做了简单介绍,并详细介绍了负载均衡的策略,接着介绍建设绿色数据中心的步骤,依据其步骤并结合负载均衡的策略,基于虚拟机自动动态迁移方案实现负载均衡与节约能耗。最后分别通过对传统虚拟机动态迁移以及传统负载均衡方案作比较,得出本文设计的虚拟机自动动态迁移具有无瓶颈,可靠性,成本低等优点。 6.应用与分析。本文采用4台服务器,其中一台作为系统管理,其它三台装有7个虚拟机,从两个的场景出发,分别是1)主机负载过重,2)主机负载过剩,实验验证了系统的可用性,并且达到了负载均衡以及节能的目的,通过对不同内存以及不同负载的迁移来证明系统的鲁棒性。为了模拟企业中虚拟机的迁移,对部署五种不同应用的虚拟机做了迁移,实验测出了其停机时间和总时间,其中停机时间最大也没有超过250毫秒,完全符合企业对虚拟机迁移的要求。实验还对迁移同服务器上的虚拟机的选择策略进行验证,通过对不同负载的虚拟机进行迁移,得到不同的迁移停机时间,结果表明负载越小,停机时间越短,验证了方案设计的合理性。本文对提出的三种寻找目的主机的算法进行实验,结果表明,在不同的场景应选择不同的算法,如果要提高资源利用率,则选择“最合适资源选择法”,如果要缩短迁移总时间,则选择“首次资源合适法”。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP302

【参考文献】

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1 董耀祖;周正伟;;基于X86架构的系统虚拟机技术与应用[J];计算机工程;2006年13期

2 陈全;邓倩妮;;云计算及其关键技术[J];计算机应用;2009年09期

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本文编号：1255807