面向用户级容错的容器迁移机制研究

摘要

随着云计算的兴起，如何快速、灵活、高效的将故障节点上的服务迁移到可用节点上成为云计算集群自动化容错的重要问题。越来越多的服务被部署到云计算集群中，导致基于进程迁移和虚拟机迁移的容错机制已经难以满足云计算集群的容错需求。容器迁移技术相对于虚拟机迁移需要较少的系统开销，相对于进程迁移更加灵活高效。本文根据容器虚拟化技术和容器迁移技术，提出一种基于容器的容错资源分配模型，并结合该模型提出一种面向用户级容错的容器迁移机制。
　　首先，对基于虚拟化的云计算集群进行了容错分析，结合容器虚拟化技术将物理容错备机虚拟化为容器容错池，给出了任务迁移请求下的容器容错池资源分配过程，将云计算集群中复杂的容错资源分配过程分解为容错资源分配模型、容错池管理模型和容器供应模型三个子模型，用马尔科夫过程描述了三个子模型的状态转移，并将三个子模型集合成容器容错资源分配集成模型，分析了容错迁移请求在相应子模型下的迁移拒绝率和平均恢复延迟。
　　其次，根据容器容错资源分配集成模型及其子模型，本文提出一种容器迁移机制，通过对传统集群容错迁移机制进行改进，设计了容器容错池、容器检查点checkpoint-restart方法和容器检查点传输方法。实现的容器容错池从用户角度完成容器迁移，提升容错资源利用率，增加集群容错灵活性。容器检查点checkpoint-restart方法可以保留完整的容器进程层级关系，降低迁移拒绝率。通过远程内存读取技术实现检查点文件传输，减少高I/O负载情况下检查点文件的传输延迟。
　　最后，在实验室环境下通过实验验证论文提出的模型和方法的可用性和有效性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容

1.4 本文结构

第2章 基于容器的容错资源分配模型及分析

2.1 云计算集群环境分析

2.2 容错资源池化

2.3 容器容错池资源分配模型

2.4 基于容器容错池的容器迁移模型分析

2.5 本章小结

第3章 基于CFRAIM的容器迁移机制

3.1 容器迁移框架逻辑结构

3.2 容器层级关系和检查点设置

3.3 基于CFRAIM的容器迁移流程

3.4 容器迁移分析

3.5 检查点文件传输方法优化

第4章 性能分析与实验

4.1 实验环境设置

4.2 实验过程与性能分析

4.3 系统稳态范围分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢