开题报告虚拟机池化管理和高可用性的设计与实现.docx

研究生学位论文开题报告
报告题目虚拟机池化管理和高可用性的设计与实现
学生姓名刘翔学号201128015029021
指导教师黄涛职称研究员
学位类别工学硕士
学科专业计算机软件与理论
研究方向网络分布计算与软件工程
培养单位软件研究所
填表日期 2011年5月20日
研究生院制
填表说明
本表内容须真实、完整、准确。
“学位类别”名称填写:哲学博士、教育学博士、理学博士、工学博士、农学博士、医学博士、管理学博士,哲学硕士、经济学硕士、法学硕士、教育学硕士、文学硕士、理学硕士、工学硕士、农学硕士、医学硕士、管理学硕士等。
“学科专业”名称填写: “二级学科”全称。
选题的背景及意义
虚拟化[1]是原本运行在真实环境的计算机系统或组件上的计算元件运行在虚拟的环境中。这些虚拟的资源可以是硬件,如服务器,磁盘,网络资源等,也可以是软件,如操作系统,web应用服务等。虚拟化技术就是通过对资源进行池化的方法,更好的对这些资源进行管理,对于一个服务请求分配合理的资源,节约成本,提高利用率。虚拟化技术源于大型机。早在上世纪60年代,IBM就发明了一中操作系统虚拟机技术[3],允许一台主机上运行多个操作系统。随着人们对虚拟化技术的研究,虚拟化技术可以分为不同的层次,有指令令级虚拟化[4],硬件级虚拟化,操作系统级虚拟化,编程语言级虚拟化,程序级虚拟化。虚拟化技术按照应用方向不同还可以分为处理器虚拟化,I/O虚拟化,操作系统虚拟化等。本论文要研究的虚拟化池化管理是基于xen[10]的开源系统,它是属于硬件级的虚拟化,一台物理机上可以虚拟出多个操作系统,多个操作系统互不影响的运行在同一物理机上,复用物理机的硬件资源。在系统虚拟化的基础上,又出现了服务器虚拟化。近几年来,随着云计算的发展,云计算的使用日益增加,而虚拟化技术是云计算的促进因素,成为云计算服务的主要支撑技术,计算能力租赁、调度的云计算服务领域起着非常关键的作用。 云计算需要大量的服务计算单元,以保证对外提供高效的计算服务,而服务器虚拟化的直接效果是导致数据中心具有更高的应用密度,在相同物理空间内逻辑服务器(虚拟机)数量比物理服务器大大增加。由此,服务器的总体业务处理量上升,使得服务器对外吞吐流量增大。
服务器虚拟化是将系统虚拟化应用在服务器上,使得单一服务器上可以运多个虚拟服务器,可以使具有不同操作系统的多个虚拟服务器在同一个物理服务器上独立运行,能够最大化的利用硬件资源,提高硬件资源的利用率,而且每个虚拟机服务器与其他虚拟服务器隔离保持逻辑的独立性,提高了安全性,并且可以将一个完整的虚拟机环境保存为单个文件,可以备份,复制和迁移。
但是单一的服务器上的多个虚拟服务器对外提供服务,倘若物理服务器出现故障,比如物理服务器宕机,那么运行在这个物理服务器上的所有虚拟机服务器就都会失效,不能提供服务。或者运行在物理服务器上的虚拟机过多,虚拟机上跑的应用服务过重,就会造成物理服务器的cpu,内存等资源负载过重,那么提供给其他虚拟机的资源就受到影响,影响其他虚拟机对外服务
。上述两个问题牵涉到的是系统的高可用性和服务系统的负载均衡。为了解决上述的问题,利用多台服务器,组成一个集群,组成一个集群的资源池,统一进行集中管理。
资源池[28]是指为项目任务分配有效资源的集合,可以看做是单个主机或集群的计算及内存资源的分区。一个资源池可以仅分配给一个任务应用使用,也可以给几个任务应用共享使用。从程序应用层看有线程池,web容器的request, response对象池,数据库连接池等,从单一物理机硬件层看有,cpu资源池,内存资源池,从一个集群来看,这个集群中每个物理机的硬件资源都是属于整个集群的资源池。把多台物理服务器进行池化管理,利用虚拟机的在线迁移技术,虚拟服务器可以运行在集群中的任何一台物理服务器上。
对集群中的虚拟机池化管理,集群中的一个主机监控其他节点的VM活动,可以让负载过重的服务器上的VM虚拟机迁移到其他负载相对小的服务器上。如下图1:
图1
左边图的主机1运行了6个虚拟机VM,而主机2和主机3分别运行了1个和2个虚拟机VM,主机1的负载过重,资源被过度使用,所以可以把过多的虚拟机VM迁移到主机2和主机3上,如右图所示,这样达到负载的相对平衡。
高可靠性、高可用性、高服务性(Reliability, Availability, Serviceability)是三种不同但是相关的测量标准,其对一个系统或一个网络是关键的。高可靠性代表部件,零件和系统执行它们需求的功能在一个期望的时间段对不在特定的环境下产生故障的可能性的信心。高可用性被定义为当它被请求使用时系统被适当操作
的可能性。高服务性测度了多长时间或多困难来确定在一个系统或网络中的问题和