基于Xen的虚拟机动态迁移机制研究及应用

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在云计算快速发展和虚拟化技术被广泛应用的今天,虚拟机动态迁移技术以其高透明性、高速度、提升系统健壮性和容灾能力在科学与商业领域得到了较为广泛的关注与应用。Xen作为半虚拟化软件的代表,其动态迁移机制采用了Pre-copy算法,迭代拷贝内存页,将优先拷贝内存页中变化频率不高的部分,使透明性和迁移速度得到了更好的平衡,并使得Xen在类似EC2这样大的云计算平台中得到了广泛应用。因此,研究Xen动态迁移的关键技术,使其在不同负载情况下,能有更好的适应性,从而进一步提升动态迁移的性能显得尤为必要。   论文以开源的Xen虚拟机软件作为研究对象,通过阅读大量Xen源码,分析出现有Xen的体系架构,重点解读了Xen的动态迁移模块的代码,研究了Xen动态迁移机制以及内存迁移所采用的Pre-copy算法,并通过多组虚拟机迁移实验进一步分析Pre-copy算法的性能;针对高负载环境下,Pre-copy算法脏页率高、迁移速度过慢,导致迁移性能下降的问题,提出了基于分片迭代算法的虚拟机动态迁移机制,理论分析及实验结果均表明,采用分片的迭代算法,可以减少虚拟机迁移时间,较有效地提高Xen动态迁移性能。其次,在分片迭代拷贝算法的基础上,借鉴静态迁移的思想,又提出了混合拷贝机制,进一步改进Xen动态迁移效率,实验结果表明,改进后的机制大大减少了虚拟机迁移时间,进一步提高了Xen动态迁移的性能;最后,设计实现了一个云计算资源管理平台原型,并将改进后的Xen动态迁移机制应用于该平台,通过实践证明了改进的虚拟机动态迁移机制的正确性。   论文研究工作表明,对Xen动态迁移的相关关键技术的研究和改进,可以有效提升Xen动态迁移效率,从而提高动态迁移的性能。实际的应用原型也证明了改进的Xen动态迁移机制的正确性。
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