可靠虛擬數(shù)據(jù)中心設(shè)計及研究.pdf

1、面向云計算的虛擬數(shù)據(jù)中心(Virtual data center: VDC)以其低廉的價格和非常有吸引力的按需付費模式受到了廣泛的關(guān)注。越來越多的企業(yè)從部署專用服務(wù)器的傳統(tǒng)運營模式轉(zhuǎn)向租用云數(shù)據(jù)中心的資源來滿足企業(yè)日常的IT應(yīng)用需求，以此擺脫維護和管理基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的高昂開支。通過虛擬化技術(shù)，這些租戶可以高效地共享同一個基礎(chǔ)設(shè)施的資源，獲得了更經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure As Services:IaaS)。與傳統(tǒng)的

2、數(shù)據(jù)中心模式相比，云計算環(huán)境下資源虛擬化技術(shù)在提高資源的利用率以及降低能耗等方面都展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。但是其高度整合的資源組織和管理方式也帶來了潛在的危機。全球每年都有成百上千的數(shù)據(jù)中心發(fā)生服務(wù)中斷事件，導(dǎo)致重大損失。同時，為降低成本，云數(shù)據(jù)中心通常采用商用而非電信級的底層硬件，其可靠性本身就存在問題，虛擬數(shù)據(jù)中心的高可靠性已成為目前學術(shù)和產(chǎn)業(yè)界都亟待解決的問題。
　　本文的研究了以下三個問題：(1)當鏈路發(fā)生故障時虛擬數(shù)據(jù)中心的

3、冗余設(shè)計，目的是保證任意單鏈路失效場景下虛擬數(shù)據(jù)中心的可用性；(2)當虛擬機發(fā)生故障（虛擬機本身故障或承載虛擬機的物理服務(wù)器故障）時虛擬數(shù)據(jù)中心的冗余設(shè)計，目的是實現(xiàn)單虛擬機失效時虛擬數(shù)據(jù)中心的可用性；(3)利用開源軟件Pacemaker完成高可靠性虛擬數(shù)據(jù)中心平臺的搭建，通過不同的冗余設(shè)置，實現(xiàn)應(yīng)用級和虛擬機級的高可靠性。
　　針對鏈路失效場景，本文提出了一種基于保護的可生存虛擬數(shù)據(jù)中心映射算法(Protection Based

4、 Survivable Virtual Datacenter Mapping Algorithm:P-SVDMA)，該算法通過預(yù)設(shè)鏈路分離的冗余鏈路實現(xiàn)對鏈路失效的容忍。為了盡量減少冗余資源開銷，本文還提出了基于遷移保護的可生存虛擬數(shù)據(jù)中心映射算法(Migration Protection Based Survivable Virtual Datacenter Mapping Algorithm:MP-SVDMA)。MP-SVDAMA算

5、法的基本思想是當出現(xiàn)鏈路失效后對虛擬數(shù)據(jù)中心資源進行重新配置，將與失效鏈路相關(guān)的虛擬機由原來的位置遷移到一個新的可用位置，以達到繞開失效鏈路的目的。
　　針對虛擬機失效的問題，本文提出了單節(jié)點冗余算法和 K節(jié)點冗余算法。通過對原始的虛擬數(shù)據(jù)中心進行冗余增強，并將其映射到合理的物理資源上，確保當虛擬機發(fā)生失效時（虛擬機失效或者放置虛擬機的物理服務(wù)器故障），對外提供給租戶的虛擬數(shù)據(jù)中心仍然可用，從而提高虛擬數(shù)據(jù)中心的可靠性。并且通過合