基于预拷贝改进技术的虚拟机动态内存迁移研究

摘要

随着虚拟机技术的快速发展，有效地解决了高性能计算环境对硬件平台的依赖性问题，虚拟机的动态迁移技术支持无缝快速迁移，广泛用于改善系统的负载平衡、容错入侵及节能管理等问题，而内存状态迁移涉及的数据量大且动态变化，逐渐成为研究热点。目前国内外已对动态迁移技术做了较多的研究，本文介绍并讨论了这些典型的迁移方法及其优缺点，其中，基于预拷贝（Pre-Copy）模型的内存迁移机制已广泛地被许多主流的虚拟机采用，但虚拟机的动态迁移技术大多应用于读写密集型的内存中，反复脏页面的重传和较高负荷的传送量对网络资源的消耗制约了该模型优势的发挥。针对传统预拷贝模型的问题，考虑到真实内存迁移过程中内存页面的变化状态及网络传送带宽的制约，并结合虚拟机内存数据的特点，本文设计了一种基于预拷贝模型改进的虚拟机内存迁移系统。该优化迁移系统通过页面传送前对其变脏速率进行预测分析，对较脏页面推迟拷贝，在内存拷贝过程中，结合局部匹配的压缩算法，对内存数据采用压缩——解压缩的传送方法。最后，仿真实验部分对比了优化方案与传统的预拷贝算法、脏页位图算法的迁移性能，并讨论了不同页面访问分布及参数设置等问题对优化迁移方案的影响，实验证明本课题提出的优化方案能够有效提高迁移效率。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2研究现状

1.3本文的框架结构

第二章 虚拟机动态内存迁移的研究

2.1虚拟机动态内存迁移方法

2.2一般的内存迁移过程描述

2.3动态迁移的设计目标

2.4本章小结

第三章 基于预拷贝算法改进的虚拟机动态内存迁移

3.1预拷贝（Pre-Copy）算法介绍

3.2 Pre-Copy算法的制约因素

3.3相关准备工作

3.4基于预拷贝算法改进的内存迁移方法

3.5本章小结

第四章 基于脏页面延迟拷贝的内存迁移

4.1基于预测的脏页面延迟拷贝方案

4.2基于脏页面延迟拷贝的内存迁移

4.3算法参数设置

4.4本章小结

第五章 基于局部匹配的压缩设计

5.1基于内存压缩系统

5.2基于局部匹配的压缩算法

5.3压缩-解压缩流程设计

5.4算法的参数设置与性能分析

5.5本章小结

第六章 实验仿真

6.1内存迁移的度量指标及实验环境说明

6.2实验仿真及结果分析

6.3本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

附录1攻读硕士学位期间撰写的论文

致谢