可靠虛擬數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)及研究.pdf

1、面向云計(jì)算的虛擬數(shù)據(jù)中心(Virtual data center: VDC)以其低廉的價(jià)格和非常有吸引力的按需付費(fèi)模式受到了廣泛的關(guān)注。越來越多的企業(yè)從部署專用服務(wù)器的傳統(tǒng)運(yùn)營模式轉(zhuǎn)向租用云數(shù)據(jù)中心的資源來滿足企業(yè)日常的IT應(yīng)用需求，以此擺脫維護(hù)和管理基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的高昂開支。通過虛擬化技術(shù)，這些租戶可以高效地共享同一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的資源，獲得了更經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure As Services:IaaS)。與傳統(tǒng)的

2、數(shù)據(jù)中心模式相比，云計(jì)算環(huán)境下資源虛擬化技術(shù)在提高資源的利用率以及降低能耗等方面都展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)。但是其高度整合的資源組織和管理方式也帶來了潛在的危機(jī)。全球每年都有成百上千的數(shù)據(jù)中心發(fā)生服務(wù)中斷事件，導(dǎo)致重大損失。同時(shí)，為降低成本，云數(shù)據(jù)中心通常采用商用而非電信級(jí)的底層硬件，其可靠性本身就存在問題，虛擬數(shù)據(jù)中心的高可靠性已成為目前學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界都亟待解決的問題。
　　本文的研究了以下三個(gè)問題：(1)當(dāng)鏈路發(fā)生故障時(shí)虛擬數(shù)據(jù)中心的

3、冗余設(shè)計(jì)，目的是保證任意單鏈路失效場(chǎng)景下虛擬數(shù)據(jù)中心的可用性；(2)當(dāng)虛擬機(jī)發(fā)生故障（虛擬機(jī)本身故障或承載虛擬機(jī)的物理服務(wù)器故障）時(shí)虛擬數(shù)據(jù)中心的冗余設(shè)計(jì)，目的是實(shí)現(xiàn)單虛擬機(jī)失效時(shí)虛擬數(shù)據(jù)中心的可用性；(3)利用開源軟件Pacemaker完成高可靠性虛擬數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的搭建，通過不同的冗余設(shè)置，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用級(jí)和虛擬機(jī)級(jí)的高可靠性。
　　針對(duì)鏈路失效場(chǎng)景，本文提出了一種基于保護(hù)的可生存虛擬數(shù)據(jù)中心映射算法(Protection Based

4、 Survivable Virtual Datacenter Mapping Algorithm:P-SVDMA)，該算法通過預(yù)設(shè)鏈路分離的冗余鏈路實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路失效的容忍。為了盡量減少冗余資源開銷，本文還提出了基于遷移保護(hù)的可生存虛擬數(shù)據(jù)中心映射算法(Migration Protection Based Survivable Virtual Datacenter Mapping Algorithm:MP-SVDMA)。MP-SVDAMA算

5、法的基本思想是當(dāng)出現(xiàn)鏈路失效后對(duì)虛擬數(shù)據(jù)中心資源進(jìn)行重新配置，將與失效鏈路相關(guān)的虛擬機(jī)由原來的位置遷移到一個(gè)新的可用位置，以達(dá)到繞開失效鏈路的目的。
　　針對(duì)虛擬機(jī)失效的問題，本文提出了單節(jié)點(diǎn)冗余算法和 K節(jié)點(diǎn)冗余算法。通過對(duì)原始的虛擬數(shù)據(jù)中心進(jìn)行冗余增強(qiáng)，并將其映射到合理的物理資源上，確保當(dāng)虛擬機(jī)發(fā)生失效時(shí)（虛擬機(jī)失效或者放置虛擬機(jī)的物理服務(wù)器故障），對(duì)外提供給租戶的虛擬數(shù)據(jù)中心仍然可用，從而提高虛擬數(shù)據(jù)中心的可靠性。并且通過合