虚拟机跨数据中心动态迁移的内存去重技术研究

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随着云计算产业的发展,其核心技术之一——虚拟化技术在数据中心中得到了广泛的应用。虚拟机的动态迁移作为虚拟化技术的一项重要特性,在数据中心的管理中有着重要作用。而虚拟机跨数据中心动态迁移可以在更大范围的联合云或者混合云环境中帮助进行资源整合,动态任务调度以及负载均衡。随着越来越多的数据中心投入运行,这种跨数据中心进行虚拟机动态迁移的需求将会日益增加。  首先,本文针对虚拟机跨数据中心动态迁移中内存状态变化速度较快与广域网传输延迟较大之间的矛盾,结合对大量虚拟机内存数据的分析以及数据去重方法的思想,提出了一种基于模板的内存去重方法(template-based memorydeduplication method,TMDM)。该方法通过设置模板页面阈值,只对重复出现次数达到一定要求的内存页面进行索引。这样既考虑到了大范围内存数据的特点,保证了高去重率,义控制住了去重需比对的内存页面集合的规模。该方法在内存状态的首轮迭代和后续迭代拷贝过程中均能有效降低传输数据量。一系列虚拟机的动态迁移实验表明,TMDM方法在迁移性能的各个维度均明显优于具有代表性的Shrinker和QEMU/KVM默认的动态迁移方法。  其次,针对TMDM方法将模板页面内容置于目的端物理节点内存上的设计,本文分析得出在大中型数据中心场景下,由于模板页面规模增大而使得TMDM方法的使用存在问题。由此提出一种基于分布式哈希表的虚拟机动态迁移架构(template-based virtual machines live migration between data centers usingdistributed hash table,TMDHT),该架构在目的端数据中心中构建一个采用分布式哈希表(distributed hash table,DHT)思想的环状结构,并将模板页面集合分片,分布式地存储于目的端数据中心内的多个节点上。模板页面的恢复基于TMDHT架构的路由机制。实验结果表明,这样的虚拟机动态迁移架构在保证明显的迁移性能提升的基础上,极大地提高了TMDM方法的可扩展性和可用性。  最后,本文结合对QEMU/KVM开源平台的深入研究,以此平台为基础,实现了一个利用TMDM方法进行内存去重的动态迁移原型系统,并通过实现TMDHT架构对其进行改进。原型系统的实现是TMDM方法、TMDHT架构分别与其他方法进行性能对比实验的基础。
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