虛擬化云環(huán)境下面向容錯的任務調度與資源優(yōu)化方法研究.pdf

1、云計算作為一種新型的計算服務模式，已成為信息基礎設施的重要形態(tài)。依托于計算資源虛擬化的云數據中心，云計算實現了大規(guī)模計算資源的分享與整合。隨著云技術的迅猛發(fā)展，云計算受到工業(yè)界、學術界的廣泛接受與采納，許多商業(yè)公司、研究機構都將它們的應用部署到云數據中心中。云計算在商業(yè)上獲得的巨大成功引起了軍事領域的關注，許多軍事研究者乃至決策者注意到，在下一代指揮信息系統(tǒng)的建設過程中采用云計算技術具有極其重要的意義。然而，云計算技術的軍事應用仍面臨著

2、一個嚴重問題的掣肘——資源故障問題。容錯成為了云系統(tǒng)的一個重要需求，特別是對于指揮信息系統(tǒng)中大量存在的實時性任務。
　　容錯調度是一種可以有效實現容錯的方法，其中基于主/副版本（Primary-Backup，PB）模型的容錯調度方法受到了廣泛的關注。迄今已有學者研究了如何在傳統(tǒng)的分布式計算系統(tǒng)中采用該方法實現高效的容錯。然而，這些研究成果都沒有考慮虛擬化云環(huán)境的特征，無法在云計算中得到應用。為了解決該問題，本文以PB模型為基礎，立

3、足于虛擬化云環(huán)境的特征，研究面向容錯的任務調度與資源優(yōu)化方法，主要工作與創(chuàng)新點總結如下：
　?。?）提出了一種新的基于PB模型的綜合重疊技術
　　現有的PB模型主要針對傳統(tǒng)的分布式計算系統(tǒng)而設計，無法適應虛擬化云環(huán)境的特征。本文拓展了現有的PB模型，使其滿足在虛擬化云環(huán)境下提供容錯能力的要求。此外，本文綜合了PB模型的各種改進技術，提出了一種新的綜合重疊技術，該技術可以進一步降低采用PB模型帶來的額外的資源開銷，有效地提高系

4、統(tǒng)的可調度性與資源利用率。
　?。?）分析了虛擬機遷移應滿足的容錯約束
　　虛擬機遷移技術是云數據中心進行資源管理的常用手段，它是云計算優(yōu)勢的重要來源之一。然而，云系統(tǒng)在采用PB模型實現容錯后，虛擬機遷移必須受到容錯約束的限制，否則會破壞系統(tǒng)的容錯性。本文首次詳細分析了虛擬機遷移應滿足的容錯約束，云系統(tǒng)實現了不以犧牲系統(tǒng)容錯性為代價，高效地管理計算資源。
　?。?）設計了一種面向容錯的資源彈性供給策略
　　云系統(tǒng)

5、可以根據任務的資源需求動態(tài)地調整系統(tǒng)中計算資源的規(guī)模，現有的資源彈性供給策略沒有考慮容錯性的要求。本文提出了一種適應PB模型的虛擬機關閉時間更新方式，并以此為基礎設計了一種面向容錯的資源彈性供給策略，分別以任務需求、資源使用狀態(tài)為觸發(fā)條件，進行資源按需擴展與資源整合收縮，實現云系統(tǒng)的高度彈性。
　　（4）提出了一種改進的實時任務容錯調度算法
　　在虛擬化云環(huán)境下，基本的計算實體是虛擬機而非主機，但主機的運行狀態(tài)往往也會影響任