虚拟机状态迁移和相变存储磨损均衡方法研究

发布时间：2024-05-18 01:07

　　新型技术不断涌现，其中：系统虚拟化技术在一台物理机上运行多台虚拟机，提高了资源分配的灵活性和使用效率；相变存储技术利用介质在不同相态的电阻差异存储数据，被认为是最有潜力的下一代存储技术。然而新技术在推广和使用中仍有不能很好解决的问题：数据中心的资源管理依靠高效的虚拟机动态迁移，如何降低总迁移时间和停机时间，并同时降低迁移数据量；如何保护虚拟机不受故障的影响，保证操作系统、应用和数据在系统失效后保持连续可用性；相变存储的存储单元只能进行有限次写访问，如何避免部分存储单元磨损失效而导致整个存储器损坏，并同时降低额外写访问开销。本文针对这些问题进行深入研究，分别提出了有效的解决方法。论文工作包括： （1）提出基于内存重写率的虚拟机动态迁移方法Microwiper。该方法在动态迁移中采取两个策略：有序传播根据虚拟机内存重写率调整脏内存的复制传输顺序；传输遏止通过实时测量可用网络带宽遏止具有最高内存重写率脏内存页的复制传输。Microwiper能有效减少动态迁移中的脏页数量（最多超过60%），降低总迁移时间和停机时间，提高动态迁移的效率。 （2）实现基于虚拟机状态迁移的失效转移系统Paratus...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 论文的背景和意义
        1.1.1 系统虚拟化技术
        1.1.2 相变存储技术
    1.2 本文解决的关键问题和研究动机
    1.3 本文的主要贡献
    1.4 本文的组织和内容简介
第2章 相关工作
    2.1 虚拟机状态迁移相关研究
        2.1.1 虚拟机动态迁移相关研究
        2.1.2 虚拟机失效转移相关研究
    2.2 相变存储及其磨损均衡相关研究
        2.2.1 基于Start-Gap的磨损均衡
        2.2.2 基于Security Refresh的磨损均衡
第3章 基于内存重写率的虚拟机动态迁移优化方法
    3.1 虚拟机动态迁移过程解析
    3.2 内存迁移策略
        3.2.1 有序传播
        3.2.2 传输遏止
        3.2.3 策略总结
    3.3 实现
    3.4 实验与分析
        3.4.1 测试平台
        3.4.2 内存写集中程序
        3.4.3 Web服务器基准测试程序
        3.4.4 低带宽环境测试
    3.5 本章小结
第4章 基于虚拟机状态迁移的失效转移方法
    4.1 系统框架
        4.1.1 主从复制模型
        4.1.2 虚拟机状态同步方法
        4.1.3 设计目标
    4.2 基本设计
        4.2.1 内存增量和处理器状态同步
        4.2.2 块设备写操作复制和传输
        4.2.3 网络延迟发送
        4.2.4 失效检测
        4.2.5 源端和目的端通讯协议
    4.3 实现和验证
        4.3.1 测试环境设置
        4.3.2 正确性验证
        4.3.3 性能测试
    4.4 本章小结
第5章 基于代数映射的相变存储磨损均衡
    5.1 磨损均衡分析
        5.1.1 代数映射模型
        5.1.2 安全性分析
        5.1.3 磨损均衡结构
        5.1.4 现有方法的问题
    5.2 矩阵磨损均衡
        5.2.1 基本原理
        5.2.2 算法描述
        5.2.3 实验与结果分析
        5.2.4 正确性验证
        5.2.5 均衡性能
        5.2.6 矩阵磨损均衡小结
    5.3 多路磨损均衡
        5.3.1 基本原理
        5.3.2 基于SR的多路磨损均衡
        5.3.3 2路磨损均衡
        5.3.4 N路磨损均衡
        5.3.5 实验与结果分析
        5.3.6 多路磨损均衡小结
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 进一步工作
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3976226