云計算中虛擬機動態(tài)遷移的研究.pdf

1、計算機軟件與硬件技術(shù)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了計算模型的不斷演化。繼分布式計算、并行計算和網(wǎng)格計算等模型之后,計算機工業(yè)界與學(xué)術(shù)界提出了云計算模型。云計算通過互聯(lián)網(wǎng)將超大規(guī)模的計算存儲資源整合起來,形成一個虛擬的計算資源池,并以服務(wù)的形式按需提供給用戶。云計算帶來的服務(wù)整合與按需供給能夠顯著提高計算資源的利用率,降低每服務(wù)的能耗量,并且有效屏蔽計算資源的出錯問題。
　　 在云計算模型中,資源是共享的并根據(jù)用戶的請求進行預(yù)留。在用戶的請求被

2、批準后,云計算平臺必須向用戶保證嚴格執(zhí)行服務(wù)等級協(xié)議(Service LevelAgreement,SLA)。但是,用戶對資源的實際需求往往是隨著時間的推移而動態(tài)改變的。例如,Web服務(wù)器在不同時間的負載量存在明顯差異。如果資源預(yù)留的太早,勢必造成資源的浪費。此外,在用戶透明得共享資源的同時,云計算平臺還需動態(tài)的平衡服務(wù)器之間的負載,避免產(chǎn)生熱點(hotspot)。如何高效分配資源同時保證用戶的SLA,是云計算需要解決的重要問題。

3、>　　 虛擬化技術(shù)為云計算模型中的資源管理提供了一種有效的解決辦法。通過將服務(wù)封裝在虛擬機中并映射到各臺物理服務(wù)器上,虛擬化技術(shù)能夠根據(jù)負載的變化進行虛擬機和物理資源的重映射,從而動態(tài)的實現(xiàn)整個系統(tǒng)的負載均衡。虛擬機和物理資源的重映射可以借助虛擬機動態(tài)遷移技術(shù)來實現(xiàn)。借助運行在操作系統(tǒng)和物理硬件之間的虛擬機監(jiān)控器,把包括操作系統(tǒng)在內(nèi)的整個運行環(huán)境從一臺物理主機遷移到另一臺物理主機上,虛擬機動態(tài)遷移能夠幫助管理人員進行動態(tài)的負載均衡、出

4、錯管理和在線維護。
　　 目前,虛擬機的動態(tài)遷移主要是由人手動發(fā)起的,且只能在相同類型的虛擬機監(jiān)控器間進行。在云計算環(huán)境下,大規(guī)模的計算存儲資源被整合在一起,這些資源可能由不同的虛擬機監(jiān)控器進行管理。此外,在動態(tài)遷移被用來進行負載均衡以滿足虛擬機SLA的同時,遷移本身也需要占用CPU和網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源。如果不對動態(tài)遷移的過程加以控制,必然會造成在遷移過程中虛擬機的SLA被嚴重破壞。反應(yīng)速度慢、容易出錯和缺少動態(tài)控制,這些缺點導(dǎo)致傳

5、統(tǒng)由人工發(fā)起的遷移不能做到資源的最佳利用和保證遷移過程中虛擬機的SLA。而只能在相同類型的虛擬機監(jiān)控器之間進行遷移,缺乏靈活性,又限制了動態(tài)遷移技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
　　 針對云計算平臺的特點,我們提出了一個將虛擬機動態(tài)遷移技術(shù)更好地運用于云計算平臺的系統(tǒng)的解決方案。該方案優(yōu)點在于:首先,能夠?qū)崟r監(jiān)控云計算環(huán)境中資源的使用情況,自主發(fā)起動態(tài)遷移,以做到負載均衡。其次,能夠在不同類型的虛擬機監(jiān)控器間進行虛擬機的動態(tài)遷移,大大提高了動態(tài)

6、遷移的靈活性。最后,能夠?qū)討B(tài)遷移的過程進行實時控制,避免遷移過程占用過多資源,從而保證虛擬機的SLA。
　　 為了驗證上述方案的可行性,我們以兩種具有代表性的開源虛擬機監(jiān)控器Xen和KVM為基礎(chǔ)實現(xiàn)了名為Vagrant的虛擬機動態(tài)遷移框架。實驗結(jié)果表明,該框架能夠根據(jù)負載情況,在Xen和KVM之間自主發(fā)起虛擬機動態(tài)遷移,同時能夠?qū)w移過程進行實時控制,保證虛擬機的SLA。在性能方面,由該遷移框架發(fā)起的虛擬機動態(tài)遷移的在遷移總時