基于Xen的虚拟机资源动态优化算法研究及应用
本文选题:Xen + 虚拟化 ; 参考:《东北大学》2013年硕士论文
【摘要】:近年来,虚拟化技术以其能够很好的屏蔽底层硬件资源的异构性,具有提高资源使用效率,增强系统弹性和可扩展性,减少硬件投资及管理维护成本等诸多优势而被广泛的应用于资源服务整合、系统安全、分布式计算以及新兴的云计算等领域。然而,各个虚拟机在运行过程中总会出现资源利用率过高或过低的情况,虚拟化平台中各个物理节点也会出现负载不均衡的现象。在深入分析Xen体系结构的基础上,对虚拟机的CPU和内存资源重新分配以及基于虚拟机动态迁移技术的物理节点负载均衡进行了深入研究,具体做了如下工作。首先,对Xen虚拟化技术进行了深入地研究,针对Xen中资源静态分配而造成的资源利用效率低、分配不合理等问题,提出了一种细粒度的资源调整算法。该算法通过对单个物理节点上各个虚拟机资源使用情况的实时统计分析,从资源利用率低的虚拟机中回收资源,并为利用率较高的虚拟机动态增加资源分配量,该算法能够有效解决资源利用效率低、资源分配不合理的问题,同时也避免了不必要的虚拟机迁移。其次,针对Xen虚拟化平台中各个物理节点上存在负载不均衡的问题,提出了以虚拟机为粒度的粗粒度迁移调度算法,该算法主要包括待迁移虚拟机选择、迁移目标映射和迁移执行三个部分。待迁移虚拟机选择主要从迁移代价和迁移后对物理机负载的影响两方面来选择最适合的迁移对象;在标准粒子群算法的基础上,重新设计了能够满足多种资源均衡的多目标适应度函数,并改进了粒子之间的距离计算公式,改进后的粒子群算法能够有效的寻找待迁移虚拟机与迁移目标宿主机之间的映射关系:迁移执行则是利用迁移冲突检测来寻找最优的、可并行的迁移执行顺序,以减少总迁移时间。第三,设计实现了一个云环境下的虚拟机资源动态优化框架,提出了热点检测策略,并结合了上述两种资源动态优化算法进行热点消除,提高了虚拟化平台的资源利用效率和用户服务质量,降低了管理和维护成本。以及解决了粗细两种粒度优化算法可能存在的冲突问题。最后,通过大量实验对所提出的资源动态优化算法进行了验证。实验结果表明资源动态优化算法能够有效解决资源分配不合理和负载均衡等问题。
[Abstract]:In recent years, because of its ability to shield the heterogeneity of underlying hardware resources, virtualization technology can improve the efficiency of resource use, enhance the flexibility and expansibility of the system. It is widely used in the fields of resource service integration, system security, distributed computing and new cloud computing due to the advantages of reducing the cost of hardware investment and management and maintenance. However, every virtual machine always has too high or too low resource utilization in the running process, and each physical node in the virtualization platform will also appear the phenomenon of load imbalance. Based on the in-depth analysis of Xen architecture, the CPU and memory resource redistribution of virtual machines and the load balancing of physical nodes based on virtual machine dynamic migration technology are studied. Firstly, the Xen virtualization technology is deeply studied, and a fine-grained resource adjustment algorithm is proposed to solve the problems of low resource utilization efficiency and unreasonable allocation caused by static resource allocation in Xen. Through the real-time statistical analysis of each virtual machine resource on a single physical node, the algorithm can recover the resource from the virtual machine with low resource utilization, and dynamically increase the resource allocation for the high utilization virtual machine. The algorithm can effectively solve the problems of low efficiency and unreasonable allocation of resources and avoid unnecessary migration of virtual machine. Secondly, aiming at the problem of load imbalance on each physical node in Xen virtualization platform, a coarse-grained migration scheduling algorithm based on virtual machine granularity is proposed, which mainly includes the selection of virtual machine to be migrated. Migration target mapping and migration execution are three parts. The selection of virtual machine to be migrated mainly from the migration cost and the impact on the physical machine load to select the most suitable migration object; on the basis of standard particle swarm optimization algorithm, The multi-objective fitness function, which can satisfy the multi-resource equilibrium, is redesigned, and the formula for calculating the distance between particles is improved. The improved particle swarm optimization algorithm can effectively find the mapping relationship between the virtual machine to be migrated and the host: migration execution uses migration conflict detection to find the optimal parallel migration execution order. To reduce the total migration time. Thirdly, we design and implement a virtual machine resource dynamic optimization framework under cloud environment, propose a hot spot detection strategy, and combine the above two resource dynamic optimization algorithms to eliminate the hot spot. It improves the resource utilization efficiency and user service quality of virtualization platform, and reduces the cost of management and maintenance. And the conflict between the two granularity optimization algorithms is solved. Finally, the proposed resource dynamic optimization algorithm is verified by a large number of experiments. The experimental results show that the dynamic resource optimization algorithm can effectively solve the problems of unreasonable resource allocation and load balancing.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】: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 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
3 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
4 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
5 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
6 于晖;基于ARM平台的Java智能卡虚拟机研究与实现[D];上海交通大学;2015年
7 王志远;多数据中心的虚拟机调度算法研究和实现[D];上海交通大学;2015年
8 毛亚强;基于Xen虚拟化技术的混合监控度量框架研究[D];上海交通大学;2015年
9 李传云;KVM虚拟机热迁移算法分析及优化[D];浙江大学;2016年
10 曲晓雅;负载感知的虚拟机初始化放置和迁移时机判决机制的研究[D];北京交通大学;2016年
,本文编号:2075929
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/2075929.html