基于資源負(fù)載均衡的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移和熱點(diǎn)消除策略研究.pdf

1、在大數(shù)據(jù)時(shí)代的今天，云計(jì)算作為一種服務(wù)模式，為信息技術(shù)部門、科研部門、商業(yè)部門等提供動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展服務(wù)。虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)了物理資源的邏輯隔離，可跨系統(tǒng)的為用戶提供服務(wù)并支持動(dòng)態(tài)遷移，解決了用戶在不同時(shí)刻對虛擬資源的彈性需求。但是由于云平臺具有資源規(guī)模巨大、分布不均衡且結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，再加上資源的共享性和用戶任務(wù)的隨機(jī)性，極易造成整個(gè)系統(tǒng)資源負(fù)載不均衡現(xiàn)象以及虛擬機(jī)頻繁遷移的熱點(diǎn)現(xiàn)象。目前國內(nèi)外學(xué)者在虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略的研究大多只考慮資源的負(fù)載均衡

2、，并沒有考慮遷移服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)和反關(guān)聯(lián)約束性。而針對虛擬機(jī)熱點(diǎn)消除方面的研究，也只是局限在如何滿足用戶任務(wù)需求的前提下進(jìn)行虛擬機(jī)遷移策略的研究，并沒有考慮系統(tǒng)的綜合資源負(fù)載能力。本文以虛擬機(jī)的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)帶寬和I/O等四維資源的負(fù)載均衡作為出發(fā)點(diǎn)，分別提出了基于資源負(fù)載均衡的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略和基于性能預(yù)測算法的虛擬機(jī)熱點(diǎn)消除策略，并通過實(shí)驗(yàn)對所提算法進(jìn)行了論證分析。
　　本文主要工作有以下三個(gè)方面：
　　（1）針對目

3、前虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略只關(guān)注資源負(fù)載情況而沒有考慮遷移服務(wù)的關(guān)聯(lián)性問題，本文考慮多維資源負(fù)載均衡，并針對遷移服務(wù)組合的關(guān)聯(lián)和反關(guān)聯(lián)約束性，提出了基于遺傳算法的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略。在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)遷移的過程中，考慮請求服務(wù)的關(guān)聯(lián)和反關(guān)聯(lián)約束性，并調(diào)用四維資源的容量查詢和約束條件查詢。與傳統(tǒng)的遺傳算法在虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略中的應(yīng)用相比，本文算法結(jié)合服務(wù)組合的思想，將請求遷移的虛擬機(jī)看作是由不同的遷移服務(wù)組成的集合，并對主機(jī)進(jìn)行容量查詢和服務(wù)約束性查詢

4、。
　?。?）針對虛擬機(jī)的熱點(diǎn)消除問題，本文考慮當(dāng)前云平臺資源的使用情況，采用預(yù)測算法預(yù)測最近未來時(shí)刻物理主機(jī)的資源值。在虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移的觸發(fā)策略和目標(biāo)物理主機(jī)的選擇這兩個(gè)階段分別計(jì)算資源的預(yù)測值，以期對某物理節(jié)點(diǎn)未來時(shí)刻的資源性能做出良好的預(yù)測。其中在性能預(yù)測算法中采用了奇異值分解定理，將虛擬機(jī)遷移過程中的四維資源性能指標(biāo)進(jìn)行提取，為各個(gè)物理主機(jī)保存歷史資源負(fù)載信息值，然后求出下一時(shí)刻待遷移虛擬機(jī)資源性能預(yù)測估計(jì)值。
　　

5、（3）對本文提出的算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析。對于基于資源負(fù)載均衡的虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移策略，通過增加數(shù)據(jù)中心的物理主機(jī)數(shù)目、虛擬機(jī)數(shù)目和約束性服務(wù)數(shù)來檢測其對算法中虛擬機(jī)遷移次數(shù)和遷移時(shí)間的影響。實(shí)驗(yàn)表明，隨著主機(jī)數(shù)目的增多，遷移次數(shù)和遷移完成時(shí)間也會增大；增加虛擬機(jī)的數(shù)目能夠增加遷移次數(shù)和遷移時(shí)間；反關(guān)聯(lián)性約束服務(wù)的增加對遷移次數(shù)和遷移時(shí)間的影響沒有顯著規(guī)律。虛擬機(jī)的熱點(diǎn)消除策略實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的平均值和最近權(quán)重預(yù)測算法相比，基于奇