云计算-云计算中基于Xen虚拟机动态迁移的研究与改进.pdf_如何优化Xen虚拟机迁移性能资源-CSDN下载

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"云计算-云计算中基于Xen虚拟机动态迁移的研究与改进" 云计算是当前最热门的技术之一，而云计算中基于Xen虚拟机动态迁移正是其中的核心技术之一。虚拟化技术可以隔离硬件系统，减少集群中异构性问题，提高资源利用率。通过合理的服务器资源分配和调度，虚拟机的实时迁移可以从源物理主机迁移到目标物理主机，实现负载均衡。 Xen 虚拟化环境中，传统的 Xen 迁移机制存在一些缺陷和不足之处。在虚拟机实时迁移的过程中，内存迁移是最重要和复杂的部分，目前我们主要使用预复制（Pre-Copy）算法。但是，该算法在高负载情况下性能不佳，会导致频繁的重传，降低迁移效率，延长总迁移时间。本论文的主要内容包括： 1. 优化迁移机制：我们从总的迁移数据量出发，对迁移机制进行了多方面的优化。主要方法是减少传输和生成脏页的数量，并尽可能地传输有效页。在压缩内存算法的基础上，我们可以通过压缩将要传输的内存页的内容，减少迁移数据量。 2. 提出迁移性能优化框架：在 Xen 虚拟机运行和迁移时，我们可以添加三个优化子模块：脏页概率预测模块、抑制调度模块和内存压缩模块。根据脏页的最近变化，我们可以预测脏页的概率，从而减少迁移数据量。 3. 实现基于 Xen 的实时迁移：通过添加优化子模块，我们可以实现 Xen 虚拟机的实时迁移，提高迁移效率和性能。知识点： * 云计算：云计算是一种基于互联网的计算模式，通过将计算资源虚拟化和池化，提供按需自助服务、广泛范围的网络访问、快速弹性资源池和按需资源分配等功能。 * 虚拟化技术：虚拟化技术可以将物理硬件资源虚拟化，提供多个逻辑资源，提高资源利用率和灵活性。 * Xen 虚拟化环境：Xen 是一种开源的虚拟机监控程序，提供了高性能、可靠性和可扩展性的虚拟化解决方案。 * 实时迁移：实时迁移是指在虚拟机运行时，将其从源物理主机迁移到目标物理主机的过程。 * 预复制算法（Pre-Copy）：预复制算法是一种常用的虚拟机迁移算法，通过预复制内存页来实现虚拟机的实时迁移。 * 内存迁移：内存迁移是虚拟机迁移的重要组成部分，包括将虚拟机的内存从源物理主机迁移到目标物理主机。 * 脏页概率预测：脏页概率预测是指根据脏页的最近变化，预测脏页的概率，以减少迁移数据量。 * 压缩内存算法：压缩内存算法是一种减少迁移数据量的方法，通过压缩将要传输的内存页的内容。本论文对云计算中基于 Xen 虚拟机动态迁移的研究与改进，提出了一个优化迁移性能的框架，旨在提高虚拟机迁移的效率和性能。

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ABSTRACT

Virtualization is one of the core technologies of cloud computing. It can isolate hardware

system, and reduce the underlying heterogeneous of cluster. The scalability and flexibility of

virtualization improve the resource utilization of cloud computing. Through the rational

allocation and scheduling of server resources, the live migration of virtualization can migrate

virtual machines from source physical host to the destination physical host seamlessly and

completely, and achieve load balancing for virtual machine.

In the environment of Xen virtualization, based on analyzing the working principle and the

implementation process of traditional Xen migration mechanism, this paper presents the defects

and deficiencies of Xen migration. In the process of live migration of virtual machines, memory

migration is the most important and complex part, at present we mostly use the Pre-Copy

approach. Pre-Copy algorithm performs well in empty load and low load, but not well in high

load, because it will cause frequent retransmission, lead the decline in the efficiency of the

migration seriously, and prolong the total time of migration.

The main contents include:

First, Starting from the total amount of migration data, we will optimize the tactics of

migration mechanism in many aspects. The main approach is to reduce the amount of the

transmission and generation of dirty page, and to transfer the effective pages as much as possible

when moved. Moreover, according to compressing memory algorithm, we can reduce the amount

of migration data by compressing the content of memory pages which will be transferred. Based

on the above ideas, we propose the optimization framework of migration performance, that is,

when the Xen virtual machine is running and migrating, we can add three optimized

sub-modules: module of dirty page probability forecasting, Suppression scheduling module, and

memory compression module. According to the recent changes of dirty page, the algorithm of

dirty page probability can calculate the probability of being dirty at the next transfer time. And as

a judge, it can reduce the repeated transmission when in high rate of dirty page environment. The

Suppression scheduling algorithm can improve the performance of migration through decreasing

the amount of dirty page directly. The algorithm of memory compressing is the last process for

万方数据

摘要 ........................................................................ I

ABSTRACT ................................................................... II

目录 ....................................................................... IV

第 1 章绪论 ................................................................. 1

1.1 研究背景和研究意义 .................................................. 1

1.2 国内外研究现状 ...................................................... 1

1.3 本文结构安排 ........................................................ 3

第 2 章虚拟化技术 ........................................................... 5

2.1 云计算概述 .......................................................... 5

2.1.1 云计算服务层次 ................................................ 5

2.1.2 云计算关键技术 ................................................ 6

2.2 虚拟机概述 .......................................................... 7

2.2.1 虚拟化技术分类 ................................................ 8

2.2.2 虚拟机模型 .................................................... 8

2.3 Xen 概述 ........................................................... 10

2.3.1 Xen 体系结构 ................................................. 10

2.3.2 Xen 虚拟机系统 ............................................... 11

2.4 本章小结 ........................................................... 13

第 3 章 Xen 动态迁移技术的研究和改进 ........................................ 14

3.1 Xen 虚拟化动态迁移机制 ............................................. 14

3.1.1 动态迁移的主要流程 ........................................... 14

3.1.2 内存的迁移 ................................................... 16

3.1.3 影子页表及脏页 ............................................... 17

3.1.4 动态迁移性能的评估指标 ....................................... 17

3.2 Xen 传统迁移机制的分析改进 ......................................... 18

3.3 本章小结 ........................................................... 20

第 4 章 Xen 动态迁移框架的设计与实现 ........................................ 21

万方数据

4.1 预测变脏率的优化模块 ............................................... 21

4.1.1 算法设计与实现 ............................................... 21

4.1.2 算法分析 ..................................................... 23

4.2 抑制脏页产生的抑制模块 ............................................. 24

4.2.1 Credit 调度算法研究 .......................................... 24

4.2.2 抑制调度优化算法 ............................................. 26

4.2.3 算法分析 ..................................................... 29

4.3 内存压缩算法模块 ................................................... 30

4.3.1 Balloon 驱动程序 ............................................. 30

4.3.2 算法设计与实现 ............................................... 31

4.3.3 算法分析 ..................................................... 33

4.4 内存迁移优化机制的实现 ............................................. 33

4.5 本章小结 ........................................................... 34

第 5 章实验测试与结果分析 .................................................. 35

5.1 实验环境 ........................................................... 35

5.2 实验方案与数据分析 ................................................. 37

5.2.1 预测变脏率的优化算法 ......................................... 37

5.2.2 抑制调度优化算法 ............................................. 38

5.2.3 内存压缩优化算法 ............................................. 39

5.2.4 优化机制实验分析 ............................................. 40

5.3 本章小结 ........................................................... 42

第 6 章总结与展望 .......................................................... 44

参考文献 ................................................................... 46

致谢 ....................................................................... 50

个人简历 ................................................................... 51

万方数据

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