云環(huán)境下基于負(fù)載預(yù)測的虛擬機(jī)遷移機(jī)制研究.pdf

1、云計(jì)算作為一種新型計(jì)算模式，將計(jì)算、存儲、服務(wù)等資源遷移到云端，通過對這些資源進(jìn)行集中、靈活的配置和管理，提高資源利用率、服務(wù)可靠性和系統(tǒng)靈活性。云計(jì)算系統(tǒng)呈現(xiàn)出高可靠性、高容錯性、動態(tài)可擴(kuò)展性、按需服務(wù)等特點(diǎn)，受到學(xué)術(shù)界和IT界的廣泛關(guān)注。
　　虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的基礎(chǔ)支撐技術(shù)，而虛擬機(jī)遷移技術(shù)是實(shí)現(xiàn)云資源靈活配置、管理的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中，虛擬機(jī)遷移的時機(jī)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的選擇是虛擬機(jī)遷移技術(shù)解決的兩個核心問題，該兩個問題的解決決定

2、著虛擬機(jī)遷移的性能，并進(jìn)一步直接影響云計(jì)算系統(tǒng)整體的性能表現(xiàn)。
　　在虛擬機(jī)遷移時機(jī)選擇方面，目前主要采用被動響應(yīng)的遷移策略，存在滯后性和性能開銷大等不足。事實(shí)上，云計(jì)算系統(tǒng)可以看作典型的社會-技術(shù)系統(tǒng)（Socio-Technical System,STC），即信息系統(tǒng)不再是單純的技術(shù)系統(tǒng)，而是與人類社會系統(tǒng)交融在一起。因此，本文認(rèn)為虛擬機(jī)的遷移策略不僅要從技術(shù)角度考慮當(dāng)前計(jì)算機(jī)的負(fù)載，還有必要考慮人類社會行為的規(guī)律性，并根據(jù)此規(guī)

3、律性對計(jì)算機(jī)負(fù)載進(jìn)行預(yù)測，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的主動遷移，從而降低虛擬機(jī)遷移對服務(wù)性能的影響。
　　在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇方面，目前虛擬機(jī)遷移策略主要采用隨機(jī)選擇空閑資源剩余少的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遷移，在批量遷移過程中存在性能不高的問題。本文將虛擬機(jī)批量遷移過程中目標(biāo)節(jié)點(diǎn)選擇的問題看作是組合優(yōu)化的問題，并基于智能算法對其進(jìn)行研究。
　　論文的主要工作包括如下幾個方面。
　　1.針對人類社會行為呈現(xiàn)出的趨勢性、季節(jié)性、隨機(jī)性等特征，以及任務(wù)請求達(dá)到

4、峰值時對系統(tǒng)性能造成的影響，提出了面向周期性任務(wù)請求的LF-HW（Lord Forcast-Holt Winters,LF-HW）服務(wù)器熱點(diǎn)檢測模型。LF-HW模型首先基于Holt-Winters三次指數(shù)平滑預(yù)測模型對云計(jì)算環(huán)境下的任務(wù)請求量進(jìn)行預(yù)測，然后根據(jù)設(shè)計(jì)的策略對預(yù)測出的任務(wù)請求量做出響應(yīng)，即判斷是否需要進(jìn)行虛擬機(jī)預(yù)遷移，如果需要進(jìn)行虛擬機(jī)預(yù)遷移還需要求解遷移虛擬機(jī)的數(shù)量、遷移的位置和時間等信息。最后，通過擴(kuò)展和編譯云計(jì)算仿真平

5、臺CloudSim，對LF-HW模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證LF-HW熱點(diǎn)檢測模型的有效性及其負(fù)載均衡能力。
　　2.針對在虛擬機(jī)批量遷移過程中，傳統(tǒng)隨機(jī)選擇空閑資源剩余少節(jié)點(diǎn)的遷移策略存在性能不高和無法實(shí)現(xiàn)組合最優(yōu)化的問題，設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法的虛擬機(jī)遷移選擇策略。選擇策略通過定義匹配距離定量虛擬機(jī)和服務(wù)器的剩余性能適應(yīng)度，以及服務(wù)器剩余性能規(guī)避列表，避免虛擬機(jī)所占用的資源超過服務(wù)器資源上限，并達(dá)到組合優(yōu)化的目標(biāo)。通過仿真實(shí)驗(yàn)