虚拟化数据中心资源调度研究

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1、※虚拟化数据中心资源调度研究11211宋维佳，马皓，肖臻，张晓军，张蓓（1北京大学计算中心，2北京大学信息科学技术学院，北京100871）摘要：作为云计算的重要支撑技术，虚拟化提供了热迁移、负载转移等技术丰富了云计算资源调度手段。利用这些技术，资源调度要解决如何将计算资源合理分配给服务，一方面保证在负载动态变化的情况下服务质量不受影响，另一方面减少数据中心的能源消耗。本文对虚拟资源调度技术进行了分类，讨论了云计算资源调度的最新研究成果的特点和发展趋势。关键词：云计算；资源调度；虚拟化；热迁移中图分类号：T

2、P302.7文献标志码：AASurveyofResourceSchedulingforVirtualizedDataCenter11211WeijiaSong,HaoMa,ZhenXiao,XiaojunZhang,BeiZhang(1ComputerCenter,2DepartmentofComputerScience,PekingUniversity,Beijing100871,P.R.China)Abstract:Virtualizationtechnologyenrichesthetoolsinc

3、ludinglive-migrationforresourcescheduling.Resourcescheduleradjustsresourceallocationtokeepqualityofserviceagainstloadfluctuationaswellassaveenergy.Taxonomyofresourceschedulingforvirtualizeddatacenterareexplainedinthiswork.Thelatesttechnologiesareintroduce

4、dandcompared.Wealsoindicatethetrendofitsdevelopment.Keywords:cloudcomputing,resourcescheduling,virtualization,livemigration1.前言在校园网中，云计算能提高已有网络信息服务的管理维护效率、节约运行成本，并支持如IaaS等新服务，有广阔的应用前景。为保证性能，云计算数据中心往往按照最高负载需求部署服务器，因此不少服务器在大多数的时间里都处于空闲状态，造成浪费。调查表明，数据中心服务器利用

5、率一般在5-15%[1]。而另一方面，数据中心的耗电惊人：根据粗略推算AmazonEC2[2]能耗占总成本15%以上。仅2006年，美国数据中心总能耗已占全美总耗电1.5%。除用节能方法新建或改造数据中心外，由虚拟化发展的服务器整合技术提供了解决上述问题的一种方法。例如，将高峰时段互相错开的不同应用封装在各自的虚拟机中，部署到同一台物理服务器以提高资源利用率。虚拟化数据中心资源调度利用热迁移、负载转移等调度手段挖掘系统剩余性能，保证性能稳定并减少能源浪费。本文介绍虚拟化数据中心资源调度的研究现状和最新进展

6、，对其进行分析比较和归纳总结。本文结构如下：第二节介绍虚拟化数据中心运行概况和资源调度机制，并对调度技术进行分类；第三节介绍、分析各类资源调度技术的典型研究成果；第四节对各种资源调度技术进行对比；第五节小结。2.虚拟化数据中心与资源调度机制※基金项目：国家发改委基金资助项目（CNGI2008-108），国家自然科学基金资助项目（61170056）通讯联系人：宋维佳（1982-），男，四川人，博士研究生；E-mail:songweijia@pku.edu.cn在虚拟化数据中心环境下，应用被封装在一个或多个虚

7、拟机中。例如典型的互联网应用由Web服务器前端、中间应用逻辑和后端数据库三个层次构成；这些层次可能各自封装在独立的虚拟机中。有的应用为了处理高负载，复制了多个副本，每个副本各自封装在一个或一组虚拟机中。图1为虚拟化数据中心的四台物理机和四个应用的运行情况，第n个应用的第m台虚拟机记为“应用n.m”。虚拟化资源的调度存在于两个层次：局部调度涉及如何在虚拟机之间合理共享物理机的CPU、内存和IO资源，由虚拟机图1虚拟化数据中心示意图管理器负责；全局调度解决如何优化组合虚拟机、在物理机间平衡负载，这相当于把资源

8、合理地分配给应用。本文主要讨论后者。资源调度技术由策略和机制两部分组成。全局资源调度主要有三种机制。最便于实施的是静态服务器整合：根据应用对资源需求的特点，结合物理服务器的性能，寻找固定的搭配组合方式将应用汇集到物理服务器上运行。由于负载的波动性，有的物理服务器可能出现过于繁忙的情况，这时需要人工干预解决。另一种是利用虚拟机热迁移[3]技术，动态调整虚拟机在物理服务器上的优化组合。在负载升高时，把繁忙服务器上的虚拟机迁移到较空