云计算中一种基于服务相关性的虚拟机迁移技术研究

发布时间：2020-03-19 01:31

【摘要】：云计算作为一种新兴的计算资源利用方式实现了云供应商与需求用户的共赢,近几年来已受到广泛的关注。云计算中心中资源的复杂性和用户需求的多变性使得服务器节点常常出现负载过重或过轻的情况,严重影响云计算系统的执行效率和用户体验,因此,如何处理负载失衡成为亟待解决的问题。虚拟机迁移技术可以通过虚拟机重映射进行资源的重分配,达到均衡负载的目的,因而成为国内外的研究热点。本文在对已有的虚拟机迁移技术进行总结和分析的基础上,考虑到虚拟机中应用服务间的关联性,提出了一种基于服务相关性的虚拟机迁移技术。该技术在虚拟机放置的过程中,通过定义服务相关性因子来构建虚拟机迁移组并确定目标服务器,有效减少服务器间的通信开销;同时在虚拟机迁移的过程中,根据设置服务优先级来实现基于Post-Copy方法的虚拟机内存迁移,有效减少缺页中断的发生,提高虚拟机迁移效率。本文的主要工作如下:(1)提出了一种基于服务相关性的虚拟机放置方法。该方法主要解决以下两个问题:虚拟机的选择问题和目标服务器的选择问题。首先根据问题进行分析,将虚拟机放置问题抽象成NP完全问题;接着,通过基于服务的通信关系定义服务相关性因子,在此基础上设计了基于服务相关性的虚拟机选择策略,将多个通信较为紧密的虚拟机作为一个迁移单元组成虚拟机迁移组;然后利用服务相关性和贪心思想优化开销模型VMMigAware,确定问题的优化目标,最终找到满足条件的最小通信开销目标服务器;最后,通过CloudSim仿真平台验证本文策略在均衡系统负载和减少通信开销上的有效性,通过与轮询算法(RR),最小连接算法(LC),蚁群算法(AG)和AppAware算法相比,验证该机制能在均衡系统负载的同时减少服务器间的通信开销。(2)提出了一种基于服务优先级的Post-Copy内存迁移方法。首先分析了本文内存迁移的问题并总结出内存迁移的主要目标是减少迁出时间和缺页率。为了减少内存迁出时间,加快负载均衡过程,本文将内存迁移方法的总体流程分为四个阶段:迁移最小工作集、内存页迁出、内存页迁入和按需索取内存页。在内存迁入迁出阶段,提出了一种基于服务优先级的内存页推送算法,该算法基于服务优先级设置内存页推送顺序并根据缺页情况实时更新优先级以减少缺页中断的发生。通过与传统内存迁移方法的对比,本文提出的内存迁移方法能在性能影响较小的情况下加快虚拟机迁出速度并减少缺页中断的发生。(3)设计了一种高效的自主式虚拟机迁移框架,该框架分为三个模块:自适应资源监控模块、迁移调度模块和迁移执行模块,三个模块之间相互协调共同促进虚拟机的高效迁移。然后实现了基于服务相关性的虚拟机迁移技术的云计算原型系统。最后从能否在负载过重的情况下进行自主式虚拟机迁移,能否均衡系统负载,能否加快虚拟机迁出速度及能否减少服务器间通信开销等方面对本文虚拟机迁移技术进行测试,并与默认方法对比。最终结果表明,本文提出的基于服务相关性的虚拟机迁移技术,能够自主、快速、高效地解决系统负载失衡问题,减少服务器间的通信开销。
【图文】：

云服务提供商IaaS SaaS图 2.3 云服务、应用服务与用户之间的关系在向服务提供者请求服务时，由于各应用服务可能处上，，因此它们之间相互通信时可能会增加服务器间计算中处理用户请求时各应用服务产生的关系，如服务11服务12服务21服务22服务31服务32服务41服务42服务51服务52服务61服务62求请务服VM1 VM2 VM3 VM4 VM5 VM6

拟机放置相关算法拟机放置即虚拟机分配调度问题，需要选择合适的虚拟器上，因此需要用到调度算法。轮询调度算法虚拟机放置中，轮询调度（RoundRobinScheduling）算式依次分配给不同的服务器。若可接受虚拟机的服务器调度到第(i + 1) mod n 台服务器上，其中 i 为上一次接询调度算法简洁方便，不需要考虑各服务器的具体情分配给各服务器。轮询调度算法如图 2.5 所示：1 234VM1 VM2 VM3... VMn
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP302

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本文编号：2589490