虛擬化集群的磁盤IO QoS控制.pdf

1、在計算機科學(xué)領(lǐng)域,云計算目前被視為客戶機/服務(wù)器架構(gòu)變革后的另一大技術(shù)革新。為了滿足云用戶的不同服務(wù)需求,云計算系統(tǒng)必須統(tǒng)一管理一個巨大的資源集群。因此,云資源管理成為當(dāng)前研究人員所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。云計算資源管理的主要任務(wù)包括數(shù)據(jù)存儲和資源管理兩方面,二者都涉及到磁盤IO資源。磁盤IO資源是云計算環(huán)境下所有資源中重要的一個,一個高效的磁盤IO QoS系統(tǒng)將會為云計算服務(wù)供應(yīng)商、云用戶和終端用戶帶來很大的便利。然而,在設(shè)計和實現(xiàn)一個磁

2、盤IO QoS調(diào)度系統(tǒng)時需要考慮許多因素,諸如系統(tǒng)高性能、管理靈活性、兼容性等等。如何實現(xiàn)虛擬化存儲的磁盤IO資源調(diào)度策略并且確保磁盤IO的服務(wù)質(zhì)量成為具有實踐意義的重要研究課題。
　　本論文的研究工作來源于國家863計劃課題項目。該項目期望能夠通過現(xiàn)有的虛擬化技術(shù)和流量控制技術(shù)實現(xiàn)一種有效的磁盤流量的控制方案,以實現(xiàn)對特定單元進行流量控制,保證系統(tǒng)資源的高可用性,確保云計算服務(wù)提供商為用戶提供優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流量方案。針對以上需

3、求,本文提出一個基于虛擬化技術(shù)和QoS控制技術(shù)的磁盤IO資源管理方案,對磁盤IO流量進行有效管理和控制。這一磁盤IO管理方案具有提供多種服務(wù)質(zhì)量的高性能和管理的靈活性,并在已有的系統(tǒng)測試環(huán)境下對模塊進行測試優(yōu)化,為線上運行的虛擬化集群環(huán)境提供高可靠保證的實驗驗證。
　　在本論文中,具體研究工作及創(chuàng)新包括以下幾方面:
　　1.設(shè)計和實現(xiàn)磁盤IO QoS控制模塊。利用漏桶算法和加權(quán)公平隊列算法的結(jié)合模型,實現(xiàn)兩種對應(yīng)的控制策略,

4、用于限制系統(tǒng)資源的throttle策略和用于針對不同請求分配不同優(yōu)先級的weight策略。利用device–mapper技術(shù)將模塊實現(xiàn)為獨立的虛擬化塊設(shè)備層,降低引入模塊對系統(tǒng)性能的影響。
　　2.實現(xiàn)QoS管理控制接口。修改虛擬化平臺的相關(guān)接口腳本,加入QoS相關(guān)設(shè)計,實現(xiàn)虛擬設(shè)備QoS參數(shù)的動態(tài)配置,方便系統(tǒng)整合和參數(shù)管理。模塊整合后,評估并分析其對現(xiàn)有系統(tǒng)的影響。
　　3.分析磁盤IO優(yōu)化因素。對系統(tǒng)磁盤IO進行測試分

5、析,結(jié)果表明,通過加入對IO請求大小和并發(fā)IO數(shù)量等因素的控制可以提高磁盤IO效率,優(yōu)化系統(tǒng)磁盤性能。
　　本論文通過對虛擬化環(huán)境下的磁盤資源管理技術(shù)現(xiàn)狀進行分析和研究,提出基于虛擬化技術(shù)的磁盤IO QoS控制模塊,選擇合理的設(shè)計方案并利用device–mapper技術(shù)進行實現(xiàn)。為了使該模塊更易于系統(tǒng)管理,文中也提供了磁盤QoS管理的設(shè)計方案和實現(xiàn)細節(jié)。經(jīng)驗證,該模塊具備完整的磁盤IO QoS功能,能夠提供多種IO調(diào)度策略,為用戶