数据中心虚拟机带宽优化策略研究
本文关键词: Openstack 数据中心 虚拟机 流量预测 带宽优化 出处:《西南交通大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着信息社会的高速发展,互联网行业对资源合理分配的要求越来越高,为满足上述要求,数据中心应运而生并发展成为了互联网行业基础设施的核心。数据中心资源分配一直是研究的热点。当前云数据中心内,虚拟机流量种类的丰富多样,规模的大小不一,已经成为了数据中心性能提升的瓶颈,使得数据中心带宽资源的合理利用变得复杂和低效,急需合理的带宽资源利用方案,以提高带宽资源的利用率。本文对数据中心带宽利用率低的问题进行了研究,以数据中心虚拟机历史流量特征为依据对虚拟机未来流量特征进行预测,实时得出虚拟机流量使用趋势,同时结合动态带宽调节策略,减少虚拟机因预测算法的迟滞性带来的影响。在动态调节预测值与实时流量的过程中加入对最小带宽保证策略,并以上述预测及优化结果来制定相应的带宽策略,达到提升数据中心带宽利用率的目的。本文主要研究工作如下:1.调研现有数据中心平台,采用Openstack云平台架构为实验框架,并分析了其网络架构特点及其功能。研究了虚拟机网络通信的机制与原理,并搭建了数据中心主要实验环境。设计并开发了网络组件Neutron部分功能,根据虚拟机网络通信原理与机制,实现了基于linux系统底层Iptables规则虚拟机带宽的监测与控制。2.依据虚拟机历史流量,将遗传算法优化的BP神经网络算法应用于虚拟机网络带宽预测并得到较好的预测结果。为了解决虚拟机带宽预测机制在特定流量特征下产生迟滞性的问题,将预测算法与动态带宽调节算法相结合,优化虚拟机预测带宽,并实现最小带宽保证。3.将本文提出的带宽优化策略应用于Openstack框架下搭建的数据中心。通过模拟虚拟机不同流量情况,将本文策略与虚拟机静态带宽预留策略相比较并进行了实验验证。实验结果证明,本文虚拟机带宽优化策略具有明显优势。综上所述,本文依据虚拟机历史流量数据的特征,提出了虚拟机带宽优化策略,并将其在数据中心进行了实验测试。实验结果表明,本文提出的虚拟机带宽策略能够有效提高数据中心内虚拟机网络带宽利用率。
[Abstract]:With the rapid development of the information society, the requirements of the Internet industry for the rational allocation of resources are becoming higher and higher, in order to meet the above requirements, Data center has emerged as the times require and developed into the core of the Internet industry infrastructure. Resource allocation of data center has been a hot topic all the time. At present, in cloud data center, virtual machine traffic is rich and diverse, and the size of virtual machine is different. It has become the bottleneck of improving the performance of data center, which makes the reasonable utilization of bandwidth resource become complex and inefficient. In order to improve the utilization of bandwidth resource, this paper studies the problem of low bandwidth utilization in data center, and predicts the future traffic characteristics of virtual machine based on the historical traffic characteristics of virtual machine in data center. The trend of virtual machine traffic is obtained in real time, and the dynamic bandwidth adjustment strategy is combined to reduce the influence of the hysteresis of the prediction algorithm. The minimum bandwidth guarantee strategy is added in the process of dynamically adjusting the predicted value and the real-time traffic. Using the above prediction and optimization results to formulate the corresponding bandwidth strategy to improve the bandwidth utilization of the data center. The main research work of this paper is as follows: 1. The existing data center platform is investigated, and the Openstack cloud platform is used as the experimental framework. The characteristics and functions of the network architecture are analyzed, the mechanism and principle of virtual machine network communication are studied, the main experimental environment of the data center is built, and some functions of the network component Neutron are designed and developed. According to the principle and mechanism of virtual machine network communication, this paper realizes the monitoring and control of virtual machine bandwidth based on linux system bottom Iptables rule virtual machine bandwidth. The BP neural network algorithm optimized by genetic algorithm is applied to the bandwidth prediction of virtual machine network and a good prediction result is obtained. In order to solve the problem that the bandwidth prediction mechanism of virtual machine produces hysteresis under specific traffic characteristics. Combining the prediction algorithm with the dynamic bandwidth adjustment algorithm, the prediction bandwidth of virtual machine is optimized. The bandwidth optimization strategy proposed in this paper is applied to the data center built under the framework of Openstack. Compared with the static bandwidth reservation strategy of virtual machine, the experimental results show that the bandwidth optimization strategy of this paper has obvious advantages. In summary, according to the characteristics of virtual machine historical traffic data, The virtual machine bandwidth optimization strategy is proposed and tested in the data center. The experimental results show that the proposed virtual machine bandwidth strategy can effectively improve the virtual machine network bandwidth utilization in the data center.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP308;TP302
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 曹晓刚;;Java虚拟机的10年[J];程序员;2005年07期
2 宋韬;盘细平;罗元柯;倪国军;;Java虚拟机在嵌入式DSP系统上的实现[J];计算机应用与软件;2007年04期
3 刘黎波;;Java虚拟机拦截原理研究[J];科技风;2008年21期
4 刘治波;;Java虚拟机简析[J];济南职业学院学报;2008年01期
5 郝帅;;Java虚拟机中相关技术的探讨[J];成功(教育);2008年08期
6 李霞;;系统虚拟机关键技术研究[J];微型电脑应用;2010年03期
7 郑晓珑;孔挺;;虚拟机的安全风险与管理[J];硅谷;2010年16期
8 李学昌;平淡;;为速度而战,虚拟机内外兼修[J];电脑爱好者;2010年18期
9 王惠萍;张海龙;冯帆;王建华;;Java虚拟机使用及优化[J];计算机与网络;2010年21期
10 郑婷婷;武延军;贺也平;;云计算环境下的虚拟机快速克隆技术[J];计算机工程与应用;2011年13期
相关会议论文 前10条
1 孟广平;;虚拟机漂移网络连接方法探讨[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年
2 段翼真;王晓程;;可信安全虚拟机平台的研究[A];第26次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2011年
3 李明宇;张倩;吕品;;网络流量感知的虚拟机高可用动态部署研究[A];2014第二届中国指挥控制大会论文集(上)[C];2014年
4 林红;;Java虚拟机面向数字媒体的应用研究[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2006年
5 杨旭;彭一明;刑承杰;李若淼;;基于VMware vSphere 5虚拟机的备份系统实现[A];中国高等教育学会教育信息化分会第十二次学术年会论文集[C];2014年
6 沈敏虎;查德平;刘百祥;赵泽宇;;虚拟机网络部署与管理研究[A];中国高等教育学会教育信息化分会第十次学术年会论文集[C];2010年
7 李英壮;廖培腾;孙梦;李先毅;;基于云计算的数据中心虚拟机管理平台的设计[A];中国高等教育学会教育信息化分会第十次学术年会论文集[C];2010年
8 朱欣焰;苏科华;毛继国;龚健雅;;GIS符号虚拟机及实现方法研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
9 于洋;陈晓东;俞承芳;李旦;;基于FPGA平台的虚拟机建模与仿真[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(一)[C];2007年
10 丁涛;郝沁汾;张冰;;内核虚拟机调度策略的研究与分析[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
相关重要报纸文章 前10条
1 ;虚拟机的生与死[N];网络世界;2008年
2 本报记者 卜娜;高性能Java虚拟机将在中国云市场释能[N];中国计算机报;2012年
3 本报记者 邱燕娜;如何告别虚拟机管理烦恼[N];中国计算机报;2012年
4 ;首批通过云计算产品虚拟机管理测评名单[N];中国电子报;2014年
5 申琳;虚拟机泛滥 系统安全怎么办[N];中国计算机报;2008年
6 Tom Henderson邋沈建苗 编译;虚拟机管理的五大问题[N];计算机世界;2008年
7 盆盆;真实的虚拟机[N];中国电脑教育报;2004年
8 本版编辑 综合 编译整理 田梦;管理好虚拟机的全生命周期[N];计算机世界;2008年
9 李婷;中国研制出全球最快反病毒虚拟机[N];人民邮电;2009年
10 张弛;虚拟机迁移走向真正自由[N];网络世界;2010年
相关博士学位论文 前10条
1 宋翔;多核虚拟环境的性能及可伸缩性研究[D];复旦大学;2014年
2 王桂平;云环境下面向可信的虚拟机异常检测关键技术研究[D];重庆大学;2015年
3 周真;云平台下运行环境感知的虚拟机异常检测策略及算法研究[D];重庆大学;2015年
4 郭芬;面向虚拟机的云平台资源部署与调度研究[D];华南理工大学;2015年
5 周傲;高可靠云服务供应关键技术研究[D];北京邮电大学;2015年
6 代炜琦;云计算执行环境可信构建关键技术研究[D];华中科技大学;2015年
7 刘圣卓;面向虚拟集群的镜像存储与传输优化[D];清华大学;2015年
8 彭成磊;云数据中心绿色节能需求的虚拟机负载均衡技术研究[D];南京大学;2016年
9 赵长名;IaaS云中基于资源感知的虚拟机资源管埋[D];电子科技大学;2016年
10 许小龙;支持绿色云计算的资源调度方法及关键技术研究[D];南京大学;2016年
相关硕士学位论文 前10条
1 潘飞;负载相关的虚拟机放置策略研究[D];杭州电子科技大学;2011年
2 王建一;混合型桌面云高可用性研究与实现[D];华南理工大学;2015年
3 周衡;云计算环境下虚拟机优化调度策略研究[D];河北大学;2015年
4 罗仲皓;基于OpenStack的私有云计算平台的设计与实现[D];华南理工大学;2015年
5 李子堂;面向负载均衡的虚拟机动态迁移优化研究[D];辽宁大学;2015年
6 张煜;基于OpenStack的“实验云”平台的研究与开发[D];西南交通大学;2015年
7 曾文琦;面向应用服务的云规模虚似机性能监控与负载分析技术研究[D];复旦大学;2013年
8 施继成;面向多核处理器的虚拟机性能优化[D];复旦大学;2014年
9 游井辉;基于虚拟机动态迁移的资源调度策略研究[D];华南理工大学;2015年
10 方良英;云平台的资源优化管理研究与实现[D];南京师范大学;2015年
,本文编号:1523248
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/1523248.html