基于哈希图的虚拟机动态迁移方案研究
发布时间：2021-06-02 22:27
随着云计算产业的高速发展和数据中心集群不断扩展,数据中心之间的联系越来越紧密,虚拟机动态迁移技术成为解决负载均衡、容灾备份等热点问题的有效方法。跨数据中心虚拟机动态迁移需要传输大量数据,但是广域网环境中存在网络延迟不稳定的问题,如何解决跨数据中心虚拟机动态迁移过程中数据传输量大、传输时间长的问题成为云计算领域的研究热点和难点。本文围绕当前跨数据中心虚拟机动态迁移领域中的两个方案展开研究,一是迁移双方之间直接传输数据;二是在不同的数据中心之间提供全局共享存储来存放虚拟机镜像。这两种方案都在迁移期间对虚拟机镜像进行重复数据删除,减少传输的数据量。然而,重复数据删除操作是一种计算密集型操作,会影响虚拟机的迁移性能,且全局共享存储为第三方存储,安全性较低。结合现有方案的优缺点,提出一个改进的基于哈希图的虚拟机动态迁移方案。论文主要工作如下:（1）.对虚拟机动态迁移相关工作的讨论和分析。介绍虚拟机动态迁移的发展现状,从内存数据迁移、存储数据迁移、网络连接状态三个方面对虚拟机迁移领域的相关工作进行了归纳总结。深入研究现有的跨数据中心虚拟机动态迁移方案,并分析了优势与不足。（2）.提出基于哈希图的跨...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－５预拷贝技术过程??首先，虚拟机监视器在目标物理服务器中预留虚拟机所需资源，并保证其网络配置??
?第二章相关技术研究???也称为信息摘要算法，可以作为文件块的唯一标识。ＳＨＡ系列算法称为安全散列算法，??相对于ＭＤ５，?ＳＨＡ算法更不易受到密码强行攻击的影响，但计算速度会稍慢。??新数据??圆圆圆圆＿圆圆圆??文件块文件块文件块?文件块文件块文件块??图２－６固定分块类型新插入数据示意图??步骤３：指纹索引检测。在指纹库中检索，判断是否存在当前数据块，若存在，构??建相应元数据，并删除重复数据。若不存在，则将指纹注册到指纹库中。??重复数据删除不仅可以用于内存数据的迀移，也可以用于存储数据的迁移中。在迀??移过程中，使用重复数据删除技术的优点是可以减少数据的传输量，但是，这种方法需??要在计算成本和迁移优势之间进行权衡。在使用重复数据删除时，首先，源站点与目标??站点之间对待传输的数据进行比较，其次，计算站点间传输数据的哈希值。根据数据切??块的大小，可以控制站点间相似数据量，切块大小越小，相似数据则越多，但是计算开??销和元数据的存储开销越大，因此设定一个合理的切块大小是至关重要的。??２．３虚拟机镜像结构??在数据中心中，不同的虚拟机可能使用了相同的操作系统或相同的应用程序［５１］。??为避免操作系统和应用程序重复部署，提高虚拟机之间的数据共享程度，Ｚｈａｎｇ［３９］提出，??使用写时复制技术将虚拟机镜像进行细粒度划分，以三层结构的形式进行部署，如图??２－７所示，将虚拟机镜像划分为操作系统（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，０Ｓ）层、工作环境（Ｗｏｒｋｉｎｇ??Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＷＥ）层和用户数据（ＵｓｅｒＤａｔａ，ＵＤ）层。??三层镜像结构使用ＯＳ镜像作为支持文件，应用程序部署在ＷＥ层。
?第二章相关技术研究???２．４．１共识机制??哈希图共识机制包括两个主要部分：八卦协议（Ｇｏｓｓｉｐ?ｐｒｏｔｏｃｏｌ）?［５３］和虚拟投票??（Ｖｉｒｔｕａｌ?ｖｏｔｉｎｇ）?〇??首先，八卦协议是哈希图用来传播信息的协议。哈希图社区中的节点为互联网上的??计算机，每个节点都会将自身事件随机传播给邻居，邻居将接收到的事件与从其他节点??收到的信息汇聚成新的事件，再次随机反复地传播给邻居节点。由于八卦协议的快速收??敛性，每条信息都可以很快地传播给哈希图中每个节点，如图２－８所示。??门?——自身上一笔交易流向??議??Ａ?Ｂ?Ｃ?Ｄ?Ｅ??图２－８八卦协议??初始五根虚线表示包括五个成员，成员之间使用八卦协议进行通信。当Ａ收到Ｂ随??机传来的事件（节点２）时，Ａ便创建一个新的事件（节点３）记录本次通信，该事件包??括Ｂ的交易时间、交易记录和两个事件的哈希：Ａ成员最新事件（节点１）和Ｂ传来的??事件（节点２）的哈希。换言之，新事件引用了上一个事件和创建事件成员的当前最新??事件，以此形成了一个由哈希值连接的有向无环图（ＤＡＧ）。该过程循环往复，形成了??哈希图。??哈希图使用虚拟投票决定事件的共识顺序。虚拟投票是指事件在哈希图社区中传播??后，哈希图会对社区中所有的已知事件计算其被创建的轮次（Ｒｏｕｎｄｓ），确定当前节点??是否为当前轮次的见证人（Ｗｉｔｎｅｓｓ?），见证人节点在本地投票选举出知名见证人（Ｆａｍｏｕｓ??ｗｉｔｎｅｓｓ）。知名见证人可以确定所有事件被接受的轮次，同时通过接受轮次和共识的时??１７??
本文编号：3210866
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－５预拷贝技术过程??首先，虚拟机监视器在目标物理服务器中预留虚拟机所需资源，并保证其网络配置??
?第二章相关技术研究???也称为信息摘要算法，可以作为文件块的唯一标识。ＳＨＡ系列算法称为安全散列算法，??相对于ＭＤ５，?ＳＨＡ算法更不易受到密码强行攻击的影响，但计算速度会稍慢。??新数据??圆圆圆圆＿圆圆圆??文件块文件块文件块?文件块文件块文件块??图２－６固定分块类型新插入数据示意图??步骤３：指纹索引检测。在指纹库中检索，判断是否存在当前数据块，若存在，构??建相应元数据，并删除重复数据。若不存在，则将指纹注册到指纹库中。??重复数据删除不仅可以用于内存数据的迀移，也可以用于存储数据的迁移中。在迀??移过程中，使用重复数据删除技术的优点是可以减少数据的传输量，但是，这种方法需??要在计算成本和迁移优势之间进行权衡。在使用重复数据删除时，首先，源站点与目标??站点之间对待传输的数据进行比较，其次，计算站点间传输数据的哈希值。根据数据切??块的大小，可以控制站点间相似数据量，切块大小越小，相似数据则越多，但是计算开??销和元数据的存储开销越大，因此设定一个合理的切块大小是至关重要的。??２．３虚拟机镜像结构??在数据中心中，不同的虚拟机可能使用了相同的操作系统或相同的应用程序［５１］。??为避免操作系统和应用程序重复部署，提高虚拟机之间的数据共享程度，Ｚｈａｎｇ［３９］提出，??使用写时复制技术将虚拟机镜像进行细粒度划分，以三层结构的形式进行部署，如图??２－７所示，将虚拟机镜像划分为操作系统（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，０Ｓ）层、工作环境（Ｗｏｒｋｉｎｇ??Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＷＥ）层和用户数据（ＵｓｅｒＤａｔａ，ＵＤ）层。??三层镜像结构使用ＯＳ镜像作为支持文件，应用程序部署在ＷＥ层。
?第二章相关技术研究???２．４．１共识机制??哈希图共识机制包括两个主要部分：八卦协议（Ｇｏｓｓｉｐ?ｐｒｏｔｏｃｏｌ）?［５３］和虚拟投票??（Ｖｉｒｔｕａｌ?ｖｏｔｉｎｇ）?〇??首先，八卦协议是哈希图用来传播信息的协议。哈希图社区中的节点为互联网上的??计算机，每个节点都会将自身事件随机传播给邻居，邻居将接收到的事件与从其他节点??收到的信息汇聚成新的事件，再次随机反复地传播给邻居节点。由于八卦协议的快速收??敛性，每条信息都可以很快地传播给哈希图中每个节点，如图２－８所示。??门?——自身上一笔交易流向??議??Ａ?Ｂ?Ｃ?Ｄ?Ｅ??图２－８八卦协议??初始五根虚线表示包括五个成员，成员之间使用八卦协议进行通信。当Ａ收到Ｂ随??机传来的事件（节点２）时，Ａ便创建一个新的事件（节点３）记录本次通信，该事件包??括Ｂ的交易时间、交易记录和两个事件的哈希：Ａ成员最新事件（节点１）和Ｂ传来的??事件（节点２）的哈希。换言之，新事件引用了上一个事件和创建事件成员的当前最新??事件，以此形成了一个由哈希值连接的有向无环图（ＤＡＧ）。该过程循环往复，形成了??哈希图。??哈希图使用虚拟投票决定事件的共识顺序。虚拟投票是指事件在哈希图社区中传播??后，哈希图会对社区中所有的已知事件计算其被创建的轮次（Ｒｏｕｎｄｓ），确定当前节点??是否为当前轮次的见证人（Ｗｉｔｎｅｓｓ?），见证人节点在本地投票选举出知名见证人（Ｆａｍｏｕｓ??ｗｉｔｎｅｓｓ）。知名见证人可以确定所有事件被接受的轮次，同时通过接受轮次和共识的时??１７??
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