一种面向虚拟化云计算平台的内存优化技术

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1、第３４卷第４期计算机学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．４２０１１年４月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＡｐｒ．２０１１一种面向虚拟化云计算平台的内存优化技术李亚琼１），２），３）宋莹２），３）黄永兵１），２），３）１）（中国科学院研究生院北京１０００４９）２）（中国科学院计算技术研究所北京１００１９０）３）（中国科学院计算机系统结构重点实验室北京１００１９０）摘要虚拟化技术和云计算平台的结合带来了全新的资源整合和使用模式，基于虚拟化技术的资源按需分配与调度可以提高云平台资源的利用率，提升云服务的服务质量，并降低云用户的总体拥有成本．但是，物理服务器的资源边界限制了资源

2、的全局优化能力．文中引入了一种面向虚拟化云平台的全局内存优化框架———通过引入由逻辑地址空间和全局扩展地址空间构成的双层地址空间映射机制来构建跨物理服务器资源边界的高效、可靠的内存资源抽象．同时，引入一种透明的页面交换机制来实现对于虚拟机透明的空闲页面回收，达到资源流动的目的．实验结果表明，该框架能够很好地优化云平台中内存资源配置，提升整个平台的资源利用率，并对关键任务的执行有显著的加速作用．关键词云计算；虚拟化；内存优化；透明；内存流动中图法分类号ＴＰ３１４犇犗犐号：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１１．００６８４犃犕犲犿狅狉狔犌犾狅犫犪犾犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀

3、犃狆狆狉狅犪犮犺犻狀犞犻狉狋狌犪犾犻狕犲犱犆犾狅狌犱犆狅犿狆狌狋犻狀犵犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋狊ＬＩＹａＱｉｏｎｇ１），２），３）ＳＯＮＧＹｉｎｇ２），３）ＨＵＡＮＧＹｏｎｇＢｉｎｇ１），２），３）１）（犌狉犪犱狌犪狋犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００４９）２）（犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犆狅犿狆狌狋犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１００１９０）３）（犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犆狅犿狆狌狋犲狉犛狔狊狋犲犿犪狀犱犃狉犮犺犻狋犲犮狋狌狉犲，犆犺犻狀犲狊犲

4、犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１００１９０）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｎｅｗｐａｔｔｅｒｎｏｎｒｅｓｏｕｒｃｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｒｅｓｏｕｒｃｅｏｎｄｅｍａｎｄｂａｓｅｄｏｎｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎｃａｎｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｅｒｖｉｃｅ（ＱｏＳ）ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｏｔａｌｃｏｓｔｏｆｏｗｎｅｒｓｈｉ

5、ｐ（ＴＣＯ）．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｓｅｒｖｅｒｓｒｅｓｔｒａｉｎｔｈｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｍｅｍｏｒｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｒａｍｅｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎａｔｗｏｔｉｅｒｅｄａｄｄｒｅｓｓｓｐａｃｅｓｃｈｅｍｅ，ｉｎｗｈｉｃｈｉｄｌｅｍｅｍｏｒｙｉｎａｃｌｏｕｄｐｌａｔｆｏｒｍｃａｎｂｅｒｅｍａｐｐｅｄｉｎｔｏａｌｏｇｉｃａｌａｄｄｒｅｓｓｓｐａｃｅｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｌｉａｂｌｅｍｅｍｏｒｙｓｔｏｒａｇｅｓｅｒｖｉｃｅ．Ｔｈｉｓｐａ

6、ｐｅｒａｌｓｏｅｘｔｅｎｄｓｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｔｏｒｅｃｌａｉｍｔｈｅｉｄｌｅｍｅｍｏｒｙｉｎＶＭｓ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｗｏｒｋｃａｎａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｍｅｍｏｒｙｉｎｔｅｎｓｉｖｅＶＭｓｔｈｒｏｕｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｌｅｖｅｒａｇｉｎｇｔｈｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｃａｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊ｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｍｅｍｏｒｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｌｙ；ｍｅｍｏｒｙｆｌｏｗ收稿日期：２０１００４０７；最终修改稿收到日期：２０

7、１１０２１２．本课题得到国家自然基金委员会项目（９０７１８０４０，６０９２１００２）、国家科技重大专项（２０１１ＺＸ０３００２００１０１）资助．李亚琼，男，１９８０年生，博士研究生，主要研究方向为虚拟化技术、操作系统与可信计算．Ｅｍａｉｌ：ｌｉｙａｑ０４＠ｎｃｉｃ．ａｃ．ｃｎ宋莹，女，１９７９年生，博士，助理研究员，研究方向包括虚拟化与操作系统、分布式平台资源调度、可信计算等．黄永兵，男，１９８７年生，博士研究生，研究方向包括计算机体系结构、操作系统与高性能计算．４期李亚琼等：一种面向虚拟化云计算平台的内