云计算环境下基于负载预测的虚拟机动态迁移策略的研究

发布时间：2020-03-20 04:53

【摘要】：云计算将自身拥有的资源作为服务提供给用户,用户可以通过互联网以按需分配的方式租用和发布。目前基础设施即服务(IaaS)是被广泛使用的云计算服务模型之一,它通过虚拟机的形式来向用户提供云计算资源,按需将自身资源封装为云计算服务向消费者收取费用。如Xen和VMware这样的虚拟化技术允许基础架构资源以效用的方式共享。虚拟机还可以根据不同的需求动态分配云计算资源,为云计算资源的有效使用提供机会,并优化应用程序性能和能耗。云计算中的动态负载均衡可以通过将虚拟机从重载或轻载主机迁移到其他主机来进行实现,以节省能源和缓解与性能相关的服务级别协议(SLA)冲突。云计算动态负载均衡中的两个主要问题,一是如何预测重载或轻载状态虚拟机;二是如何制定虚拟机迁移策略。本文致力于研究云计算环境下基于负载预测的虚拟机动态迁移策略,通过调控云计算环境下的多种资源利用率参数来实现预测虚拟机重载或轻载,而后通过虚拟机迁移策略实现云计算数据中心的负载均衡。本文首先针对已有的一种负载预测算法进行了优化。主要是使用二阶锥规划公式对负载预测算法的鲁棒性进行优化,其中训练模式由椭球表示而不是简化的凸包。先是导出线性公式,而后基于核函数的方法为非线性分类构造决策模型。最终通过在数据集上的实验证明了所优化的算法在性能方面有所提高。其次,本文将所优化的算法与其他负载预测算法进行比较,利用测试模型中精度最高的负载预测算法,结合相关系数法考虑主机中的虚拟机与虚拟机、虚拟机与主机之间关系,选择需要迁移的虚拟机来实现虚拟机动态迁移策略。
【图文】：

计算服务,类别

1.1 云计算的定义美国国家标准与技术研究院（The National Institute of Standards andchnology，NIST）提出了以下云计算定义：“云计算是一种模型，可以方便需访问可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储器、应用程序和服务)池，其可以以最少的管理工作或服务供应商交互来迅速提供和发布。这种可以提高资源的可用性。”该定义用作区分云计算服务和传统互联网服务1]。1.2 云计算的分类所部署的云计算服务的主要区别与所提供的服务类型有关，例如（1）间和计算能力，（2）用于自己软件部署的平台，或（3）在线软件应用程围从网络电子邮件到商业分析工具。基于这些差异，NIST 已经提出了三计算服务[31]。图 2-1 描述了三种服务模型。在本节中，将讨论每个类别的计算服务，以获得对现有服务的概述。

资源池,中间件,资源管理,资源

图 2-2 云计算体系结构Fig 2-2 Cloud computing architecture1. 物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等；2. 资源池层是将大量相同类型的资源合并到一个同构或接近同构的资源池中，如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多的是对物理资源的集成和管理，譬如研究如何在标准集装箱的空间中装下 2000 台服务器、解决冷却和故障节点替换的问题并降低能耗；管理云计算的中间件，并对众多应用任务进行调度，以便资源能够高效、安全地为应用提供服务；3. 面向服务的架构层(Service-OrientedArchitecture,SOA)将云计算功能封装成标准的 Web Services 服务，，并集成到 SOA 体系中进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和服务工作流的创建等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA 构建层的功能更多地依赖外部设施提供。4. 云计算管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理。资源管理负责云资源节点的均衡地使用，检测节点的故障并力图恢复或屏蔽节点，
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP302

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