云环境下基于SLA优化的负载均衡策略研究

摘要

云计算的巨大商业价值和运用市场是其蓬勃飞速发展背后的真正推动力。用户与服务提供商之间需要通过签订相关的服务等级协议（Service Level Agreement，SLA），以确保自身利益和服务质量。随着云计算技术逐渐发展成熟，SLA已成为衡量服务供应商服务质量的标准。由于云环境下数据中心集群规模庞大，服务器物理设备之间的异构性和任务需求的不同，会造成服务器节点之间负载不均衡的现象，导致集群整体性能下降，用户的服务质量无法得到保障，服务供应商也需要因SLA违约而缴纳罚金。因此，研究基于SLA优化的负载均衡策略，在保证提供高效可靠服务的同时实现资源的合理利用和经济效益的增长，是本文的主要研究内容。
　　首先，通过对云环境下数据中心的负载特点和虚拟机迁移特点的充分研究，我们发现传统的负载均衡策略经常会出现为降低单个节点而忽视了对整个系统的影响，忽略了从保障SLA的角度出发，评判虚拟机迁移是否可以满足租户需求，使服务提供商获益。针对云环境下负载的特点，通过对云服务提供商从服务提供方式到收费标准及运营成本的调研，提出一种基于SLA收益的虚拟机选择方法，根据虚拟机迁移的收益，来选择合适的虚拟机进行迁移，在满足客户需求保证SLA的同时增加服务提供商的收益。
　　其次，引入适合本文的AR模型进行对负载预测，有效避免了瞬时峰值引起的不必要的迁移，减少系统的额外花费。提出一种新的目的主机的选择策略，适合多种配置的物理节点组成的数据中心，从整个数据中心的角度减少能耗，降低运营成本。同时提出一种基于概率转发的限制虚拟机迁入的机制，有效解决群聚效应，在减少系统能耗的同时获得更好负载均衡效果。
　　最后，通过实验结果证明，本文的负载均衡策略在均衡数据中心中各服务器负载的同时，有效改善数据中心的能耗和SLA违反率，合理调度虚拟机的迁移，在保证用户服务质量的同时降低了因SLA违约服务提供商所需缴纳的罚金，从而增加经济收益，最大化SLA中各方的利益。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 课题研究现状

1．3 本文主要工作

1．4 文章的组织结构

2 云计算相关背景技术研究与分析

2．1 云计算概述

2．1．1 云计算技术框架及服务模式

2．1．2 云计算的分类及特点优势

2．2 虚拟化技术概述

2．3 虚拟机迁移技术

2．3．1 基于pre-copy的虚拟机迁移技术

2．3．2 基于post-copy的虚拟机迁移技术

2．4 负载均衡技术

2．4．1 负载均衡技术的分类

2．4．2 负载均衡研究现状

2．5 本章小结

3 基于SLA收益的虚拟机选择策略

3．1 基于SLA的两级负载均衡体系

3．2 基于SLA的负载状态分析

3．3 基于SLA的虚拟机迁移收益评估

3．3．1 虚拟机迁移产生代价

3．3．2 虚拟机迁移获得收益

3．4 本章小结

4 基于SLA优化的负载均衡策略

4．1 基于时间序列的负载预测

4．2 基于虚拟机迁移的负载均衡策略

4．1．1 虚拟机迁移触发策略

4．1．2 虚拟机选择策略

4．1．3 目的主机选择策略

4．3 本章小结

5 实验及结果分析

5．1 实验环境

5．2 实验分析

5．2．1 实验配置

5．2．2 结果分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢