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跨物理服务器虚拟机监控器的设计与实现

作　者: 贾传昌
导　师: 吴庆波
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 软件工程
关键词: 虚拟化技术 虚拟机监控器 客户操作系统 热插拔
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


随着计算机硬件、网络和体系结构的飞速发展,虚拟化技术已经渗透到各个领域,并呈现出新的趋势,从服务器虚拟化到存储虚拟化,甚至是应用虚拟化,虚拟化技术已经成为新的研究热点。与此同时,虚拟化技术在管理、安全等方面也面临新的挑战。目前,大多数虚拟化软件只能进行单一节点的虚拟化资源管理,对物理上分散的节点管理支持度不够,不能对资源进行集中管理和统一分配,而且对物理上分散的虚拟化资源进行整合时,没有提供可靠的通信技术。从用户的角度看,迫切需要一种图形化的管理工具,能够简单地管理这些复杂的、异域的虚拟化资源。针对上述问题,论文提出了一个资源管理模型,并且以该模型为基础,对SMPS-VMM系统中采用的主要技术进行了详细的解析。在资源调度模块中,本文设计了一种动态任务分配算法。该算法考虑到处理器、内存、磁盘I/O对系统的影响,结合任务处理需占用的资源,动态地给任务分配节点,确保了任务分配代价最小。在资源动态管理模块中,本文提出了一种资源的动态热插拔技术。热插拔技术最初是为系统维护方面考虑的,本文把热插拔技术应用到软件领域,拓展了热插拔技术的外延,而且实现了以虚拟机为单位的细粒度热插拔。根据系统实际的需要,本文提出了一种可靠的通信技术,设计了精简的系统通信协议,该协议以XML对数据进行编码,通过HTTP传输。考虑到数据传输的安全性,该技术对通信中的数据实施双重加密:原始数据加密和传输通道加密,从本质上保证了SMPS-VMM系统的通信可靠。本课题在国家863计划“基于虚拟机技术的商业高端刀片服务器系统”课题的资助和支持下,基于Xen开源虚拟机监控器,设计并实现了跨物理服务器的虚拟机监控器,简称SMPS-VMM。该系统具有高可用性、高安全性和易用性。实现了对多个异域的Xen服务器节点的整合,对外提供了统一资源视图。而且能够对物理上分散的Xen服务器节点进行轻量级的管理,达到了课题的预期设计目标。论文最后从用户的观点出发,对SMPS-VMM和ESX Server上的客户操作系统的性能进行了综合测试,并对实验结果做出了详细的分析。实验结果表明SMPS-VMM系统具有较好的性能。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-17
  §1.1 虚拟化技术的发展  12-14
  §1.2 虚拟化技术面临的挑战  14-15
  §1.3 课题背景与研究意义  15
  §1.4 本文工作及论文结构  15-17
第二章 相关研究工作  17-28
  §2.1 虚拟机监控器概述  18-20
    2.1.1 虚拟机监控器的组成  18-19
    2.1.2 虚拟机监控器的架构  19
    2.1.3 虚拟机监控器的实现原理  19-20
  §2.2 Xen虚拟机监控器分析  20-27
    2.2.1 Xen体系结构  20-21
    2.2.2 Xen I/O  21-23
    2.2.3 Xen内存管理  23-25
    2.2.4 Xen API  25-27
  §2.3 本章小结  27-28
第三章 SMPS-VMM系统设计与实现  28-40
  §3.1 SMPS-VMM系统设计目标  28
  §3.2 SMPS-VMM系统体系结构  28-29
  §3.3 SMPS-VMM系统逻辑结构  29-30
    3.3.1 SMPS-VMM系统层次化设计  29
    3.3.2 SMPS-VMM系统逻辑框架  29-30
  §3.4 SMPS-VMM系统模块设计与实现  30-39
    3.4.1 服务代理模块  30-31
    3.4.2 节点控制模块  31-32
    3.4.3 域信息收集模块  32-34
    3.4.4 域设置模块  34-35
    3.4.5 节点代理模块  35-36
    3.4.6 管理虚拟化节点模块  36-37
    3.4.7 辅助连接远程节点模块  37-38
    3.4.8 图形化管理界面  38-39
  §3.5 本章小结  39-40
第四章 SMPS-VMM的资源管理技术  40-52
  §4.1 SMPS-VMM资源管理框架设计  40-43
    4.1.1 SMPS-VMM资源管理模型  40
    4.1.2 SMPS-VMM资源管理调度  40-43
  §4.2 SMPS-VMM的可靠通信技术  43-49
    4.2.1 精简的系统通信协议设计  43-46
    4.2.2 数据传输安全性设计  46-49
  §4.3 SMPS-VMM资源动态管理技术  49-51
  §4.4 本章小结  51-52
第五章 SMPS-VMM系统测试与应用  52-65
  §5.1 SMPS-VMM系统运行支撑  52-53
    5.1.1 SMPS-VMM系统运行环境支持  52-53
    5.1.2 SMPS-VMM系统安装与配置  53
  §5.2 SMPS-VMM系统应用案例  53-59
  §5.3 SMPS-VMM系统性能评测  59-64
    5.3.1 测试环境  59-60
    5.3.2 测试结果与分析  60-64
  §5.4 本章小结  64-65
第六章 工作总结与展望  65-67
  §6.1 工作总结  65-66
  §6.2 展望  66-67
致谢  67-69
参考文献  69-73
作者在学期间取得的学术成果  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 网络设备
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