基于效用的虛擬計算環(huán)境中資源動態(tài)分配策略研究.pdf

1、隨著虛擬化技術(shù)和計算機硬件平臺架構(gòu)的迅速發(fā)展，虛擬計算環(huán)境中的計算資源管理已成為近幾年計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究熱點。虛擬化技術(shù)能夠有效進行服務(wù)整合以減少服務(wù)器數(shù)量從而降低能耗，增強服務(wù)器可靠性，然而它同時帶來的底層架構(gòu)的變革及上層應(yīng)用服務(wù)需求的持續(xù)改變給虛擬化計算環(huán)境中底層資源的優(yōu)化分配策略帶來了挑戰(zhàn)。由于應(yīng)用負載對資源的需求持續(xù)動態(tài)變化難以預(yù)測，虛擬機系統(tǒng)本身無法監(jiān)測到每臺虛擬機的資源實際需求量，如何合理有效并自適應(yīng)地完成資源池中資源

2、的調(diào)度分配以提高計算資源的利用率及滿足應(yīng)用的性能需求是虛擬化計算環(huán)境中資源分配研究的重要課題。
　　 本文研究了現(xiàn)有計算資源池中的資源分配策略，詳細闡述了虛擬化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、Xen虛擬化技術(shù)、資源管理的相關(guān)方法等，對現(xiàn)有的虛擬計算環(huán)境中的資源分配策略做了總結(jié)，并指出了虛擬化為資源分配帶來的挑戰(zhàn)。在此基礎(chǔ)上，本文基于Xen虛擬化平臺提出了兩種基于效用的虛擬化計算環(huán)境中動態(tài)資源分配策略，以及為了更好地在資源分配自適應(yīng)控制過程中預(yù)測應(yīng)

3、用的資源需求建立了性能映射模型。主要內(nèi)容包括：
　　 (1)在虛擬機監(jiān)視層不能按照客戶域中的負載特性和水平對虛擬機之間物理資源的分配進行動態(tài)調(diào)節(jié)的情況下，為了在分配策略中能夠準確地預(yù)測在特定強度時一種資源分配方案能夠達到的性能目標，在大量實驗收集樣本數(shù)據(jù)后，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了資源性能映射模型。
　　 (2)從資源請求方角度出發(fā)，基于系統(tǒng)整體客戶域(Guest Domain)效用最大化原則，提出了一種基于計算經(jīng)濟的動態(tài)資源

4、分配策略。采用受控于資源使用情況的價格以及客戶域整體效用函數(shù)動態(tài)地進行調(diào)整以解決有預(yù)算限制的各客戶域競爭有限資源的問題，每個域的效用函數(shù)考慮性能與預(yù)算之間的均衡，整體效用函數(shù)綜合各個域的效用取值，以求得資源的最優(yōu)分配。在策略中，提出以“積分制”進行調(diào)整激勵資源得到合理使用以及策略的公平性。
　　 (3)從資源提供方角度出發(fā)，基于服務(wù)水平協(xié)議(SLA)服務(wù)區(qū)分原則，給各個域劃分級別，提出了基于服務(wù)區(qū)分的動態(tài)資源分配策略。以最大化系

5、統(tǒng)收益為目標，根據(jù)系統(tǒng)滿足每個域性能目標時得到的不同增益和懲罰，建立資源與系統(tǒng)效益的關(guān)系，得出基于服務(wù)區(qū)分的非線性持續(xù)優(yōu)化模型，滿足不同服務(wù)級別客戶域的服務(wù)質(zhì)量要求及資源按需分配與合理使用。
　　 本文對上述提出的資源分配策略進行了仿真，驗證了策略的有效性和合理性。結(jié)果顯示，基于計算經(jīng)濟的資源分配策略在負載狀況及應(yīng)用的目標性能需求發(fā)生改變時，資源能夠合理地根據(jù)客戶域在性能和開銷之間做出的均衡在多個域之間進行調(diào)度；基于服務(wù)區(qū)分的資