云計(jì)算環(huán)境中虛擬機(jī)增量遷移技術(shù)的研究.pdf

1、作為近年來(lái)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，云計(jì)算受到越來(lái)越多的IT企業(yè)和業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，被認(rèn)為是下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新模式，將給公眾的生產(chǎn)、生活帶來(lái)巨大的變化。借助云計(jì)算，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商可以短時(shí)間內(nèi)處理千萬(wàn)甚至數(shù)億計(jì)的數(shù)據(jù)，如同擁有超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣強(qiáng)大的處理能力。同時(shí)，使用者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需的使用這些資源和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)將計(jì)算作為一種公共設(shè)施由公眾使用的夢(mèng)想，用戶可以象使用水和電一樣的使用云提供的服務(wù)。
　　虛擬化是云計(jì)算系統(tǒng)的核心組成部分之一，它實(shí)現(xiàn)

2、了IT資源的邏輯抽象和統(tǒng)一表示，使得計(jì)算資源充分整合和高效利用，為云計(jì)算系統(tǒng)中資源的高效管理和動(dòng)態(tài)分配分配提供了很好的解決辦法。其中虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移技術(shù)是最有價(jià)值的應(yīng)用之一，也是本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移是虛擬化技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。實(shí)時(shí)遷移是指在保持虛擬機(jī)運(yùn)行的情況下將其從一臺(tái)物理主機(jī)遷移到另一臺(tái)物理主機(jī)上，該技術(shù)在負(fù)載均衡、系統(tǒng)容錯(cuò)、能耗管理等方面得到廣泛的應(yīng)用。遷移期間會(huì)有短暫的停機(jī)時(shí)間，用戶不會(huì)受到明顯的影響，

3、但是在實(shí)時(shí)性要求比較高的環(huán)境中，如何降低遷移過(guò)程對(duì)用戶帶來(lái)的負(fù)面影響尤為重要。在本文中，作者選擇開(kāi)源的虛擬機(jī)監(jiān)控器Xen作為研究平臺(tái)，從如何減少遷移時(shí)間和停機(jī)時(shí)間的角度出發(fā)對(duì) Xen虛擬機(jī)遷移機(jī)制進(jìn)行研究，并針對(duì)其不足進(jìn)行了改進(jìn)。本文的主要工作如下：
　　1）介紹了云計(jì)算和虛擬化技術(shù)的概念和發(fā)展?fàn)顩r，從服務(wù)器虛擬化、應(yīng)用虛擬化等方面介紹了云計(jì)算和虛擬化技術(shù)之間密不可分的關(guān)系。
　　2）從虛擬機(jī)遷移的概念、遷移內(nèi)容、遷移流程以

4、及遷移評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面對(duì)實(shí)時(shí)遷移技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并以Xen為研究對(duì)象，在深入研究了Xen架構(gòu)、源碼的基礎(chǔ)上，指出其實(shí)時(shí)遷移機(jī)制在高臟頁(yè)率的環(huán)境中的不足。
　　3）針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)時(shí)遷移框架的不足，本文提出了優(yōu)化的實(shí)時(shí)遷移框架，主要是添加了兩個(gè)模塊：臟頁(yè)統(tǒng)計(jì)模塊和臟頁(yè)分層模塊。臟頁(yè)統(tǒng)計(jì)模塊的主要工作是：統(tǒng)計(jì)在預(yù)遷移過(guò)程中內(nèi)存頁(yè)面的變化情況，并以統(tǒng)計(jì)結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)判定工作集（WritableWorking Set，WWS），解決了傳統(tǒng)遷移機(jī)

5、制在工作集選擇上的片面性。臟頁(yè)分層模塊的主要工作是：根據(jù)臟頁(yè)統(tǒng)計(jì)模塊的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)內(nèi)存頁(yè)按照訪問(wèn)頻率進(jìn)行分層，對(duì)訪問(wèn)次數(shù)少的頁(yè)面予優(yōu)先，對(duì)訪問(wèn)次數(shù)多的頁(yè)面延遲遷移，在一定程度上解決了迭代過(guò)程臟頁(yè)被反復(fù)遷移的問(wèn)題，有效的減少了遷移時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。
　　4）在研究了Xen實(shí)時(shí)遷移源碼的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了臟頁(yè)統(tǒng)計(jì)模塊和臟頁(yè)分層模塊。分別提出了臟頁(yè)統(tǒng)計(jì)算法和臟頁(yè)分層算法，通過(guò)兩者的協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)縮短遷移時(shí)間和停機(jī)時(shí)間的目的。最后搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)