虚拟化数据中心的集群监控管理系统研究

摘要

虚拟化技术有效解决了传统数据中心的资源浪费、管理困难等问题，通过建立虚拟机共享物理设备资源，利用有限的物理资源运行多个独立操作系统实现不同功能及任务的分配。虚拟机在多台物理主机之间的迁移技术已经有广泛深入的研究，可以达到负载均衡、热点解除等目标。但是在实际应用中，很多企业的虚拟化数据中心采用静态管理方式，在创建虚拟机时分配固定的资源，运行过程中无法根据负载需求进行动态调控，会造成资源不足的现象;并且随着集群规模的增大，人工管理的效率大大降低。因此，建立集群的实时监控系统，自动监测各节点和虚拟机的运行状态，根据实际需求进行合理的资源分配管理，可以保证数据中心运行时的服务质量，节约人力资源。
　　本文主要研究了虚拟化集群的监控管理系统的设计与实现的关键技术，在总结前人研究工作的基础上，本文所做的主要工作如下:
　　1.结合节点内部的虚拟机资源动态分配技术和节点间的虚拟机迁移技术，设计了集群监控管理系统的框架模型，将系统功能分为状态监控和资源管理模块，集群结构分为中心节点和工作节点，分别负责节点内部监控和集群整体监控，并且当需求增加导致出现热点问题时进行自主管理。
　　2.工作节点实时监控节点内部每个虚拟机的运行状态，随着虚拟机的应用负载增加，其创建时初始化分配的资源不足以满足需求，达到资源使用率阈值时进行报警。文中建立了根据历史记录预测虚拟机负载的模型，根据模型算法确定如何对资源进行动态分配。保证了虚拟机有足够的资源运行应用并且控制资源的分配策略，防止由于资源不足而造成服务质量下降。
　　3.中心节点负责对集群整体进行监控，物理节点上的虚拟机负载增加会造成该节点上的剩余资源不断减少，影响物理机器的运行，无法保证节点上的虚拟机良好的服务质量。中心节点发现热点节点将进行报警和迁移策略的制定。建立了基于迁移开销预测的模型进行虚拟机选择，根据虚拟机的内存和页面修改速度选择待迁移的虚拟机;设计了负载状态感知的目标节点选择算法，根据节点的负载和资源状态确定要迁入虚拟机的目的主机。通过Cloudsim软件设计了合理的仿真对比实验证明了算法的良好效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 背景及意义

1．2 研究现状

1．3 研究目标与研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 相关技术及研究

2．1 常用虚拟机的介绍

2．1．1 Xen

2．1．2 KVM

2．2 Xen虚拟机的VCPU调度算法

2．2．1 BVT算法

2．2．2 SEDF算法

2．2．3 Credit算法

2．3 虚拟机的迁移

2．3．1 动态迁移介绍

2．3．2 动态迁移流程

2．3．3 内存迁移

2．4 本章小结

第3章 集群监控与管理系统的设计

3．1 需求分析

3．2 系统概述

3．3 状态监控模块

3．3．1 工作节点虚拟机监控

3．3．2 中心节点集群监控

3．4 资源管理模块

3．4．1 单节点内虚拟机资源动态分配

3．4．2 节点间虚拟机迁移

3．5 本章小结

第4章 系统的实现与评估

4．1 线性趋势模型预测虚拟机负载

4．2 基于迁移开销预测的虚拟机选择

4．2．1 算法设计

4．2．2 实验方案

4．2．3 实验结果分析

4．3 感知负载状态的目标节点选择

4．3．1 算法设计

4．3．2 虚拟机迁移

4．4 系统的实现流程

4．5 可靠性分析

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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