本文關(guān)鍵詞： 云計(jì)算 虛擬化 內(nèi)存資源 按需分配 透明感知 協(xié)同調(diào)度　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來,社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)、在線視頻、大容量網(wǎng)盤等新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展迅猛,這些應(yīng)用具有數(shù)據(jù)規(guī)模大、業(yè)務(wù)增長快等特點(diǎn),需要越來越多的高性能服務(wù)器支持,軟硬件維護(hù)成本高昂。云計(jì)算正是在這樣的背景下誕生的,云計(jì)算整合以數(shù)據(jù)中心的形式出現(xiàn)的大規(guī)模計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源,以低廉的成本為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供多種類型的服務(wù)。用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載快速申請和釋放資源,并以按需支付的方式對所用的資源付費(fèi),在保證服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)大大降低成本。虛擬化技術(shù)將計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源抽象化并統(tǒng)一表示,是構(gòu)將云平臺的技術(shù)基礎(chǔ)。相比傳統(tǒng)技術(shù),虛擬化云平臺的優(yōu)勢在于資源的彈性配置,可是由于“語義鴻溝”的存在,內(nèi)存資源的彈性配置一直難以實(shí)現(xiàn)。為解決內(nèi)存彈性配置這個(gè)難題,本文圍繞著內(nèi)存資源的按需分配和協(xié)同調(diào)度進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容包括:一、為實(shí)現(xiàn)對虛擬機(jī)內(nèi)部內(nèi)存使用情況實(shí)時(shí)而透明的感知,本文在深入分析了內(nèi)存虛擬化技術(shù)的原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,在不需修改虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的前提下,提出并實(shí)現(xiàn)了x86模式下基于進(jìn)程和頁表可見性的內(nèi)存資源使用狀況的感知方法,相比原有其他方法具有開銷低、準(zhǔn)確度高、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)。二、在深入分析了內(nèi)存與存儲之間的協(xié)同作用原理的基礎(chǔ)上,本文提出了內(nèi)存與存儲協(xié)同的資源分配方法,在資源分配的過程中,充分考慮了緩存的需求和換頁分區(qū)的使用。通過監(jiān)控虛擬機(jī)的磁盤訪問序列,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)重用并計(jì)算重用距離,根據(jù)重用距離來判斷緩存的緊張程度,并計(jì)算合理的緩存分配量。本方法大大提高了I/O密集型應(yīng)用的性能。三、在虛擬機(jī)內(nèi)存使用情況透明感知和內(nèi)存與存儲之間的內(nèi)存資源分配方法的基礎(chǔ)之上,本文進(jìn)一步提出了兼顧公平與優(yōu)先級的多虛擬機(jī)間的內(nèi)存資源調(diào)度策略,該策略能在公平地保證虛擬機(jī)運(yùn)行性能的前提下,兼顧對虛擬機(jī)優(yōu)先級的差異化配置,提高內(nèi)存資源的利用率和效能。本文是對虛擬化云平臺上內(nèi)存資源按需分配和協(xié)同調(diào)度的一次有益探索,研究成果對于搭建靈活易擴(kuò)展、高效能的云計(jì)算平臺具有良好的理論和實(shí)踐價(jià)值。本文所做的工作已在承研的與云計(jì)算和虛擬計(jì)算環(huán)境相關(guān)的973項(xiàng)目和863項(xiàng)目中得到了應(yīng)用。
[Abstract]:In recent years, the new generation of Internet applications, such as social network, electronic commerce, online video, mass network disk and so on, have developed rapidly. These applications have the characteristics of large scale of data and fast growth of business. More and more high-performance servers are needed, and the maintenance cost of hardware and software is high. Cloud computing is born in this context, cloud computing integration in the form of data center of large-scale computing. Storage and network resources provide Internet users with various types of services at low cost. Users can quickly apply for and release resources according to the business load and pay for the resources on demand. Virtualization technology abstracts computing, storage, network and other resources into a unified representation, which is the technical basis of constructing cloud platform. Compared with traditional technology, virtualization technology can greatly reduce the cost. The advantage of virtualization cloud platform lies in the flexible allocation of resources, but due to the "semantic gap", the flexible allocation of memory resources has been difficult to achieve. This paper focuses on the allocation of memory resources on demand and collaborative scheduling. The main research contents are as follows: first, to realize real-time and transparent perception of memory usage in virtual machine. Based on the deep analysis of the principle and characteristics of memory virtualization technology, this paper does not need to modify the virtual machine operating system. This paper proposes and implements the memory resource usage perception method based on process and page table visibility in x86 mode. Compared with other methods, it has the characteristics of low overhead, high accuracy and good real-time performance. On the basis of deeply analyzing the principle of cooperation between memory and storage, this paper proposes a resource allocation method of memory and storage coordination, which is used in the process of resource allocation. By monitoring the disk access sequence of virtual machine, we can find the data reuse and calculate the reuse distance, and judge the shortage of cache according to the reuse distance. And calculate the reasonable cache allocation. This method greatly improves the performance of I / O intensive applications. 3. Based on the transparent perception of virtual machine memory usage and the memory resource allocation method between memory and storage, this paper proposes a memory resource scheduling strategy which considers fairness and priority. The strategy can guarantee the performance of the virtual machine fairly and give consideration to the priority of the virtual machine. Improve the utilization and efficiency of memory resources. This paper is a useful exploration of memory resource allocation and collaborative scheduling on virtualized cloud platform. The research results are flexible and easy to expand. High performance cloud computing platform has good theoretical and practical value. The work done in this paper has been applied in 973 projects and 863 projects related to cloud computing and virtual computing environment.
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP333

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本文編號：1453734