面向负载均衡的VNUMA虚拟机创建方法与调度策略研究

发布时间：2017-06-05 15:05

  本文关键词：面向负载均衡的VNUMA虚拟机创建方法与调度策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虚拟化技术是支撑当代互联网服务的一门重要技术。随着计算机硬件的发展,NUMA(非统一内存访问体系结构,Non Uniform Memory Access)服务器被广泛采用,早期的虚拟化技术不能很好的适应这种体系结构。本文围绕这一问题提出了一套提升虚拟化技术在NUMA体系结构运行性能的解决方案。本文针对现有虚拟化环境下,虚拟机中运行的操作系统因无法意识到其实际运行在NUMA体系结构的硬件上而引起的性能下降问题,提出了一套VNUMA (Virtual Non Uniform Memory Access,虚拟非统一内存访问)虚拟机的创建方法和调度策略。其主要包括VNUMA虚拟机的基于节点绑定的创建机制,基于当前内存负载的初始放置算法,基于处理器负载和内存负载的调度算法以及不破坏虚拟机VNUMA结构的调度迁移机制。本文将包含上述功能的VNUMA-CS系统实现在开源虚拟化系统KVM (Kernel-based Virtual Machine,基于内核的虚拟机)中。本文亦对VNUMA虚拟机的创建与调度系统进行了性能测试,测试表明在57.8%的场景中,本文所述系统比业界VNUMA优化算法有着5%以上的测试程序运行时间降幅,在22.5%的场景中有5%以下的运行时间优化,仅在12.5%的场景中性能轻微逊于业界。
【关键词】：虚拟化 VNUMA 性能提升 负载均衡
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP302
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究的背景和意义11-16
• 1.1.1 NUMA体系结构下虚拟化系统面临的问题12-14
• 1.1.2 VNUMA虚拟化技术研究的意义14-16
• 1.2 本文的主要工作和创新点16-17
• 1.3 本文组织结构17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 VNUMA虚拟化关键技术研究19-29
• 2.1 虚拟化技术概述19-23
• 2.1.1 软件辅助的完全虚拟化20-21
• 2.1.2 硬件辅助的完全虚拟化21-22
• 2.1.3 半虚拟化22-23
• 2.2 NUMA体系结构23-25
• 2.2.1 NUMA体系结构概述23-24
• 2.2.2 操作系统对NUMA体系结构的感知24
• 2.2.3 NUMA体系结构调度24-25
• 2.3 NUMA体系结构下虚拟化研究25-28
• 2.3.1 NUMA体系结构虚拟化的调度策略研究26-27
• 2.3.2 NUMA体系结构虚拟化的迁移机制研究27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 VNUMA虚拟机创建方法29-47
• 3.1 虚拟机创建子系统的设计29-33
• 3.1.1 虚拟机创建子系统实施环境30-31
• 3.1.2 虚拟机创建子系统架构设计31-33
• 3.2 虚拟机创建子系统的实现33-39
• 3.2.1 创建虚拟机接口约定33-34
• 3.2.2 基于节点绑定的VNUMA虚拟机创建机制34-36
• 3.2.3 基于内存负载的初始放置算法36-39
• 3.3 虚拟机创建子系统的功能测试39-46
• 3.3.1 测试环境配置39-40
• 3.3.2 功能测试方法40-42
• 3.3.3 测试结果分析42-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 VNUMA虚拟机调度策略及实现47-68
• 4.1 虚拟机调度子系统的设计47-50
• 4.1.1 虚拟机调度子系统实施环境49
• 4.1.2 虚拟机调度子系统架构设计49-50
• 4.2 VNUMA虚拟机调度的策略与算法50-59
• 4.2.1 负载量和负载均衡度的衡量方法51-56
• 4.2.2 基于负载均衡度的调度决策算法56-58
• 4.2.3 保持虚拟机VNUMA拓扑结构调度迁移机制58-59
• 4.3 虚拟机调度子系统的功能测试59-67
• 4.3.1 实验环境配置60-61
• 4.3.2 实验测试方法61-62
• 4.3.3 实验结果分析62-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第5章 VNUMA-CS系统的性能测试68-77
• 5.1 实验环境配置68-69
• 5.2 实验测试程序及实验方法69-71
• 5.2.1 实验测试程序介绍69-70
• 5.2.2 实验测试方法70-71
• 5.3 实验结果分析71-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 总结与展望77-80
• 6.1 工作总结77-78
• 6.2 工作展望78-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果83-84
• 致谢84

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