云计算平台中多虚拟机内存协同优化策略研究

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1、第３４卷第１２期计算机学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．１２２０１１年１２月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＤｅｃ．２０１１云计算平台中多虚拟机内存协同优化策略研究张伟哲张宏莉张迪程涛（哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院哈尔滨１５０００１）摘要虚拟化技术为云计算基础设施资源的动态部署、安全隔离提供了重要保证．从过度占用内存的虚拟机中回收内存，提供给内存紧缺的虚拟机使用，优化多虚拟机间的内存分布是内存虚拟化中的挑战性问题．文中引入了自发调节和全局调节协作的多虚拟机内存管理架构．通过定义内存资源充裕状态和内存资源紧缺状态，提出了自发调节和全局调节之间协作的算法．处于内存资源

2、充裕状态时，各虚拟机可采用自发调节策略平衡内存资源．处于内存资源紧缺状态时，基于空闲内存价格的全局调节策略平衡内存资源．实验结果表明，针对计算密集型与存储密集型负载，该框架与算法均能很好地提高服务能力，同时具有较高的可扩展性与较低的性能惩罚．关键词云计算；虚拟化；内存协同优化；自发调节算法；全局调节算法中图法分类号ＴＰ３１４犇犗犐号：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１１．０２２６５犕犲犿狅狉狔犆狅狅狆犲狉犪狋犻狅狀犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀犛狋狉犪狋犲犵犻犲狊狅犳犕狌犾狋犻狆犾犲犞犻狉狋狌犪犾犕犪犮犺犻狀犲狊犻狀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ＺＨＡＮ

3、ＧＷｅｉＺｈｅＺＨＡＮＧＨｏｎｇＬｉＺＨＡＮＧＤｉＣＨＥＮＧＴａｏ（犛犮犺狅狅犾狅犳犆狅犿狆狌狋犲狉犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犎犪狉犫犻狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犎犪狉犫犻狀１５０００１）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｐｒｏｖｉｄｅｄｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙｉｓｏｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｓａｓｅｒｖｉｃｅ（ＩａａＳ）ｉｎｔｈｅｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ．Ｉｔｉｓａｃｈａｌｌｅ

4、ｎｇｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅ，ａｃｒｏｓｓｔｉｍｅ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＲＡＭａｍｏｎｇａｍａｘｉｍａｌｓｅｔｏｆｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｓｂｙｒｅｃｌａｉｍｉｎｇｍｅｍｏｒｙｆｒｏｍｏｎｅｓｔｈａｔｈａｖｅａｎｅｘｃｅｓｓｏｆｍｅｍｏｒｙａｎｄｐｒｏｖｉｄｉｎｇｉｔｔｏｏｔｈｅｒｓｔｈａｔｎｅｅｄｍｏｒｅｍｅｍｏｒｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｍｅｍｏｒｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｆｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｓｗｉｔｈｔｈｅｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄ

5、ｇｌｏｂａｌａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｉｎｔｈｅｍｅｍｏｒｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｂｕｎｄａｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｓｃａｒｃｅｓｔａｔｕｓ，ｖａｒｉｏｕｓｖｉｒｔｕａｌｍａｃｈｉｎｅｓｍａｙａｄｏｐｔｔｈｅｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙｔｏｂａｌａｎｃｅｍｅｍｏｒｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｍｅｍｏｒｙｉｎｔｅｎ

6、ｓｉｔｙｌｏａｄ，ｔｈｉｓｆｒａｍｅａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｓｈａｒｐｅｎｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙｗｅｌｌ，ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｈａｖｅｔｈｅｈｉｇｈｅｘｔｅｎｄｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｈｅｌｏｗｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｅｎａｌｔｙ．犓犲狔狑狅狉犱狊ｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｖｉｒｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｍｅｍｏｒｙｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｅｌｆａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ；ｇｌｏｂａｌａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ受到学术界和业界的重视．有别于以个人计算机为１引言中心的传统计算模式，云计算通常以互联网为中心构建多个大规模数

7、据中心，为用户提供资源按需租云计算作为一种创新的计算模式，近年来日益用的服务模式［１］．根据服务层次不同，当前云计算服收稿日期：２０１１０６１３；最终修改稿收到日期：２０１１１０２９．本课题得到国家自然科学基金（６１１７３１４５）、国家“九七三”重点基础研究发展规划项目基金（２０１１ＣＢ３０２６０５）和国家“八六三”高技术研究发展计划项目基金（２０１０ＡＡ０１２５０４，２０１１ＡＡ０１０７０５）资助．张伟哲，男，１９７６年生，博士，副教授、研究方向为网络计算、并行与分布式系统．Ｅｍａｉｌ：ｗｚ