面向云计算的Xen虚拟机双机热备系统Remus研究

摘要

云计算由网格计算、效用计算发展而来，实现了资源的按需使用。虚拟化技术是实现云计算的基石。虚拟化技术允许在一台计算机上同时运行多个操作系统实例，每个操作系统实例共享物理机资源，在很大程度上提升了资源的利用率。然而将多个虚拟机部署在一台物理机上，当部署虚拟机的物理机损坏时，如何保证虚拟机应用的连续性，提升虚拟机可用性成为关注热点。在某些情况下，虚拟机可用性被认为比其性能更重要。
　　论文在阐述云计算与 Xen虚拟化技术的基础上，深入分析 Xen自带的Remus虚拟机双机热备系统。Remus采用连续拷贝方式实现主备虚拟机状态同步。连续拷贝方式在空载和低负载时表现良好，但在负载较高时，由于要传输的脏页多，造成停机时间长，可用性低。针对此问题，本文提出预传输思想进行改进，即在主虚拟机运行期间预先传输一部分内存页，以减少停机时所需拷贝的内存页数目。预传输思想将要传输的内存页分为两部分，一部分在主虚拟机运行阶段进行传输，称为预传输页面。另一部分在主虚拟机停机阶段传输，称为停机传输页面。针对预传输页面，为避免预传输时的脏页在停机时重复传输，采用内存页选择算法对预传输页面进行挑选。针对停机传输页面，采用基于内存页特征的内存压缩算法，依据虚拟机内存页特征进行自适应压缩，以减少停机时要传输的内存页数量，实现Remus系统的高可用性。
　　搭建实验环境测试本文设计的合理性，在不同内存大小、间隔时间和脏页率情况下测试系统停机时间。实验结果表明，在负载较高时，加入内存选择算法与内存压缩算法的改进 Remus系统与原 Remus系统相比，停机时间平均降低25.89％，最高降幅可达到36.02％。实验结果表明，改进的Remus系统有效地提升了原Remus系统的可用性。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的来源及研究内容

第2章 云计算中的Xen虚拟化技术

2.1 云计算

2.2 Xen虚拟化技术

2.3 本章小结

第3章 虚拟机双机热备研究

3.1 虚拟机双机热备研究

3.2 Xen虚拟机双机热备系统Remus研究

3.3 Remus系统改进思想

3.4 本章小结

第4章 Xen虚拟机双机热备系统Remus改进设计

4.1基于内存选择算法的预传输设计

4.2 基于内存压缩算法的停机传输设计

4.3 本章小结

第5章 改进Remus系统测试与分析

5.1 实验环境

5.2 实验测试与分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢