虛擬化集群的磁盤IO QoS控制.pdf

1、在計算機科學領域,云計算目前被視為客戶機/服務器架構變革后的另一大技術革新。為了滿足云用戶的不同服務需求,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包括數據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)將會為云計算服務供應商、云用戶和終端用戶帶來很大的便利。然而,在設計和實現一個磁

2、盤IO QoS調度系統(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。如何實現虛擬化存儲的磁盤IO資源調度策略并且確保磁盤IO的服務質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有的虛擬化技術和流量控制技術實現一種有效的磁盤流量的控制方案,以實現對特定單元進行流量控制,保證系統(tǒng)資源的高可用性,確保云計算服務提供商為用戶提供優(yōu)質、穩(wěn)定的數據流量方案。針對以上需

3、求,本文提出一個基于虛擬化技術和QoS控制技術的磁盤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質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.設計和實現磁盤IO QoS控制模塊。利用漏桶算法和加權公平隊列算法的結合模型,實現兩種對應的控制策略,

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技術將模塊實現為獨立的虛擬化塊設備層,降低引入模塊對系統(tǒng)性能的影響。
　　2.實現QoS管理控制接口。修改虛擬化平臺的相關接口腳本,加入QoS相關設計,實現虛擬設備QoS參數的動態(tài)配置,方便系統(tǒng)整合和參數管理。模塊整合后,評估并分析其對現有系統(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,結果表明,通過加入對IO請求大小和并發(fā)IO數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現狀進行分析和研究,提出基于虛擬化技術的磁盤IO QoS控制模塊,選擇合理的設計方案并利用device–mapper技術進行實現。為了使該模塊更易于系統(tǒng)管理,文中也提供了磁盤QoS管理的設計方案和實現細節(jié)。經驗證,該模塊具備完整的磁盤IO QoS功能,能夠提供多種IO調度策略,為用戶