面向云計(jì)算的虛擬機(jī)動態(tài)遷移技術(shù)研究

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1、為了確保“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)。面向云計(jì)算的虛擬機(jī)動態(tài)遷移技術(shù)研究　　摘要：以虛擬機(jī)動態(tài)遷移關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化作為研究的主要目標(biāo)，對現(xiàn)有的虛擬機(jī)動態(tài)遷移框架進(jìn)行解析，改進(jìn)動態(tài)遷移機(jī)制和遷移算法，提出預(yù)測概率算法和內(nèi)存壓縮算法。通過實(shí)驗(yàn)與比較分析，證明該改進(jìn)框架和算法在虛擬機(jī)動態(tài)遷移上減少了數(shù)據(jù)傳輸量，縮短宕機(jī)時間，提高了虛擬機(jī)動態(tài)遷移性能。　　關(guān)鍵詞：虛擬機(jī)；動態(tài)遷移；遷移時間；改進(jìn)算法　

2、　中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　　1概述為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　‰S著科技的發(fā)展，云計(jì)算的出現(xiàn)給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出了全新的概念。云計(jì)算通過網(wǎng)絡(luò)將各種動態(tài)資源分布在大量的計(jì)算機(jī)上，包括計(jì)算資源

3、、存儲資源等，用戶可按照需求獲取相應(yīng)的服務(wù)信息[1]。虛擬化技術(shù)為云計(jì)算提供了更有效的資源分配，虛擬化方法是把各種應(yīng)用程序運(yùn)行在虛擬機(jī)中，以按需分配的方式提供給用戶使用，而一臺或多臺虛擬機(jī)則被分配到物理服務(wù)器上，各虛擬機(jī)間相互獨(dú)立，當(dāng)某臺虛擬機(jī)出現(xiàn)故障或遭受攻擊不會影響到其他虛擬機(jī)正常運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以為云計(jì)算合理的分配資源，有效的提高資源利用率，最終減少投資運(yùn)營成本。然而，在數(shù)據(jù)中心，部署在虛擬機(jī)上應(yīng)用程序的訪問量會不斷的發(fā)生變化，從而使得物理服務(wù)器的負(fù)載發(fā)生變化，為了均衡服務(wù)器上的工作負(fù)載，可以使用虛擬機(jī)的動態(tài)遷移技術(shù)[2

4、]。　　虛擬機(jī)的動態(tài)遷移是指將正在運(yùn)行的虛擬機(jī)從一臺服務(wù)器遷移到另一臺服務(wù)器上。遷移過程中要確保應(yīng)用程序能正常運(yùn)行，不中斷為用戶提供服務(wù)。虛擬機(jī)動態(tài)遷移技術(shù)，可以用在服務(wù)器故障需要停機(jī)時，服務(wù)器負(fù)載過重時及調(diào)整硬件利用率，從而有效管理數(shù)據(jù)中心的資源，提高系統(tǒng)整體性能[3]。　　2虛擬機(jī)動態(tài)遷移技術(shù)　　虛擬機(jī)動態(tài)遷移主要包括：CPU的狀態(tài)、I/O設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲以及內(nèi)存等，只有這樣才能保證遷移后的虛擬機(jī)能正常運(yùn)行[5]。網(wǎng)絡(luò)資源包括IP地址以及協(xié)議狀態(tài)，存儲遷移主要包括鏡像文件及其他必要的文件，在局域網(wǎng)中可以使用共享服務(wù)。在虛

5、擬機(jī)動態(tài)遷移中，CPU、I/O狀態(tài)的數(shù)據(jù)量非常小，而且便于封裝以及遷移。在整個遷移過程中，內(nèi)存的內(nèi)容會不斷地被續(xù)寫，而且內(nèi)存的性能對虛擬機(jī)動態(tài)遷移的總遷移和停機(jī)時間有很大的影響，所以內(nèi)存遷移是動態(tài)遷移中最復(fù)雜也是最重要的部分[6]。下面以Xen為例，著重從內(nèi)存遷移的角度分析虛擬機(jī)動態(tài)遷移的過程，包括以下4個基本模塊。如圖1所示：　　圖1傳統(tǒng)的遷移機(jī)制圖　　計(jì)算技術(shù)與自動化XX年3月為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、

6、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　〉?5卷第1期張亞昕：面向云計(jì)算的虛擬機(jī)動態(tài)遷移技術(shù)研究　　1）監(jiān)聽遷移模塊：該模塊依據(jù)負(fù)載均衡的原則，開啟負(fù)責(zé)遷移的虛擬機(jī)，尋找遷移的目標(biāo)域并發(fā)出遷移請求，詢問目標(biāo)虛擬機(jī)能否滿足資源需求，若滿足，則預(yù)定這些資源；若不滿足，不觸發(fā)遷移，繼續(xù)尋找其他主機(jī)作為目標(biāo)主機(jī)?！　?）遷移執(zhí)行模塊：該模塊負(fù)責(zé)遷移的具體實(shí)施，直

7、接影響到整個內(nèi)存遷移的總遷移時間和宕機(jī)時間[7]。在收到監(jiān)聽模塊發(fā)來的內(nèi)存遷移信號后，遷移執(zhí)行模塊開始收集遷移域及其他相關(guān)域的狀態(tài)信息，并封裝收集到的信息；發(fā)送凍結(jié)信號給凍結(jié)模塊；接下來，遷移執(zhí)行模塊在保持虛擬機(jī)運(yùn)行的同時傳輸內(nèi)存頁到目的主機(jī)。內(nèi)存頁進(jìn)行有限次的迭代拷貝，直到滿足退出迭代拷貝的條件，停止拷貝[8][9]?！　?）凍結(jié)模塊：凍結(jié)模塊會凍結(jié)源虛擬機(jī)，這時虛擬機(jī)停止運(yùn)行，內(nèi)存不再更新，并傳送上一次傳送中產(chǎn)生的臟頁和剩下的內(nèi)存頁到目標(biāo)主機(jī)上，同時發(fā)送網(wǎng)絡(luò)資源和CPU狀態(tài)信息給目的主機(jī)，這段時間稱為“宕機(jī)時間”。　　4）目

8、標(biāo)域喚醒模塊：遷移模塊向目標(biāo)域喚醒模塊發(fā)出“喚醒”信號，喚醒目標(biāo)域，目的域和遷移域服務(wù)一致，新虛擬機(jī)建立。　　3動態(tài)遷移優(yōu)化算法為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動，對學(xué)生進(jìn)行安全