چکیده
مهاجرت زنده ماشین مجازی یک ابزار حیاتی برای مدیریت پویای منابع در مراکز داده فعلی است. تکنیک های بسیاری برای رسیدن به این هدف با حداقل وقفه در امر سرویس دهی توسعه یافته اند. در این مقاله یک پیش نویس از مهاجرت زنده VM با استفاده از مدل محاسباتی حافظه مشترک توزیع شده (DSM) ارائه میشود. که به وسیله دو گره محاسباتی یکسان برای ایجاد معماری خدمات محیطی یعنی زیرساخت های مجازی سازی، سرور ذخیره سازی مشترک و DSM و خوشه (HPC) با کارایی محاسباتی بالا راه اندازی میگردد. چارچوب سفارشی DSM براساس یک به روز رسانی حافظه Grappa با زمان تاخیر کم می باشد. خوشه HPC با کتابخانه های OPENMPI و MPI از موازی سازی و موازی سازی خودکار حجم کار با استفاده از گره های محاسباتی پردازنده ها پشتیبانی میکند.DSM به پردازنده های خوشه اجازه می دهد تا به صفحات مشابه حافظه دسترسی داشته و در نتیجه به روز رسانی داده حافظه بر اساس به روز رسانی های ویژگی های محلیت کمتر باشد، که باعث کاهش حجم داده منتقل شده در شبکه می گردد. این مدل بهبود خوبی در معیارهای مهاجرت زنده VM بدست آورده است. زمان خرابی در زمان بیکاری ویندوز VM 50% و در زمان بیکاری لینوکس اوبونتو 66.6% کاهش یافته است. به طور کلی، این مدل نه تنها باعث کاهش مدت زمان خرابی و مقدار کل داده های ارسال شده میشود، بلکه معیارهای دیگری مانند مجموع زمان مهاجرت و کارایی نرم افزار را کاهش نمیدهد.
مقدمه و کارهای پیشین
روند مهاجرت زنده ماشین مجازی (VM) از سرویسهای عمده ارائه شده توسط ارائه دهندگان خدمات ابری مدرن است. می توان آن را به عنوان انتقال وضعیت ماشین مجازی (VM) تعریف نمود، در حالی که همچنان در حال اجرا و سرویس دهی به مشتریان از یک ماشین فیزیکی به دستگاه فیزیکی دیگر بدون هیچگونه اختلال دسترسی می باشد.
وضعیت VM به طور پویا در طول پروسه مهاجرت زنده تغییر میکند. در نتیجه خدمت رسانی زنده به مشتریان، این تغییرات وضعیت حافظه، رجیسترها و وضعیت پردازنده مجازی VM (vCPU) و وضعیت شبکه را تحت تاثیر قرار میدهد. برای انتقال امن این سه فضای کاری در حالی که همچنان VM در حال اجراست، باید این تغییرات را به یک شکل منسجم تا زمانی که شرایط توقف رخ دهد، ارسال نمود.
ماژول های طراحی سیستم
در این مقاله، مهاجرت پیش نسخه ای از هایپروایزر Citrix Xen با استفاده از اجرای DSM در محاسبات با کارایی بالا (HPC) اعمال شده است. DSMمورد استفاده به تناسب نیازها اصلاح گردیده است. این معماری سیستمی چهار سرویس (NFS، هایپروایزر XenMotion، HPC و DSM) را اجرا میکند، که به شیوه ای همکارانه برای مهاجرت زنده VM از هایپروایزر XenServer در یک راه بهینه ، بهبود حرکت XenServer با استفاده از ذخیره سازی مشترک NFS ، و خوشه DSM HPC برای سرعت بخشیدن به حرکت XenServer VM عمل میکنند. بلوک های ساختار معماری پیشنهادی از سه لایه سرویس تشکیل شده که امر مهاجرت را از طریق اجرای روند مهاجرت مجازی به عنوان یک وظیفه در خوشه محاسباتی DSM HPC تسهیل می سازد. شکل 1 معماری مفهومی از اجزای بلوک ماژول و جریان ارتباطات را نشان می دهد.
اجزای فیزیکی راه اندازی سیستم
در این مقاله، دو ایستگاه کاری یکسان Dell با پردازنده سرعت بالا 4 هسته ای Xeon اینتل و سرعت 3.6 گیگاهرتز، که توسط سوئیچ اترنت Linksys با سرعت پورت 100Mbps استفاده شده اند. جدول 1 خلاصه ای از مشخصات سخت افزاری را نشان می دهد.
مهاجرت زنده VM با استفاده از DSM
دستگاه منبع (Worth) دو ماشین مجازی (Flake و Flask) را اجرا می کند؛ سیستم عامل مهمان (Win7) از Flake مهاجرت خواهد کرد. این فرایند با تحریک تابع مهاجرت از XenServer XAPI آغاز میگردد که پس از آن فرایند مهاجرت برای اجرای پیش نسخه ای مهاجرت VM شروع خواهد شد. DSM دسترسی به حافظه مشترک را برای تمام گره های محاسباتی خوشه فراهم میکند که قادر به دسترسی مستقیم به تمام صفحات حافظه برای سرورهای مجازی منبع و مقصد باشند. فرایند مهاجرت زنده VM توسط ماشین فیزیکی منبع متمرکز میشود، OPENMPI کد سریال را برای یافتن بخش های موازی به منظور افزایش سرعت اسکن میکند. DSM به عنوان یک فضای حافظه سراسری بین گره های محاسباتی خوشه HPC مورد استفاده قرار میگیرد که به فرآیند pulling مهاجرت VM کمک خواهد کرد. در همین حال دستگاه فیزیکی منبع همچنان به واگذاری وضعیت پردازنده VM مجازی و وضعیت شبکه با اولویت بالا ادامه داده و پس از آن انتقال صفحات خراب با اولویت پایین تر انجام خواهد شد. سرورهای مجازی سازی مبدا و مقصد با وظیفه مهاجرت برای شروع و خاتمه مهاجرت زنده VM بر اساس آستانه ثبات تصویر حافظه مقصد VM بارگزاری میشوند که توسط سه پارامتر محدود شده است: حداکثر تعداد تکرارها، تغییرات کمتر صفحات حافظه (تولید صفحات خراب کمتر)، و تصویر حافظه سازگار در مقصد.
معیارهای عملکرد
مهاجرت زنده VM برای هر دو سیستم عامل مهمان یعنی ماشین مجازی Flake Windows7 و Ubuntu12 لینوکس Flask ، بین دو سرور میزبانUnhand و Worth انجام گرفته است. این آزمایش برای هر مورد متفاوت ، شش بار اجرا شده تا مطمئن شویم که مقادیر اندازه گیری شده عاری از هر گونه خطاست، و سپس میانگین آن محاسبه شده است.
معیارهای حجم کار VM
سیستم عامل مهمان VM با چهار حجم کاری مختلف برای تست مهاجرت زنده VM تحت سناریوهای مختلف بارگزاری شده، که مهاجرت VM را توسط برنامه های کاربردی که دارای رفتار اجرایی مختلفی هستند لود میکند، همانطور که در جدول 2 داده شده است.
نتیجه گیری
روش نوینی برای اجرای مهاجرت زنده VM در مراکز داده ابری با استفاده از یک حافظه مشترک توزیع شده با خوشه محاسباتی با کارایی بالا ارائه شده است. به این ترتیب، حافظه هر گره محاسباتی به اشتراک گذاشته و در دسترس تمام گره های پردازنده با انتزاع بالا برای گره های حافظه محلی است. در مدل DSM از روش پیش نسخه مشابه ای استفاده شده است، به طوری که مرحله تکرار همان حالت پایدار حافظه را با انتقال حداقل صفحات خراب فراهم می کند، به دلیل ویژگی های محلیت DSM پیشنهادی، هیچ صفحه حافظه با تغییرات زیاد ارسال نمیشود. علاوه بر این، افزایش سرعت در ارسال صفحات حافظه و یا وضعیت پردازنده و شبکه با استفاده از موازی سازی خودکار نگاشت در دسترس پذیری حافظه بین دستگاه منبع و ماشین مقصد به دست آمده است. مدل ارائه شده با معماری مجازی با استفاده از ذخیره سازی مشترک ایجاد و یکپارچه شده است. کار پیشنهادی آینده ، ادغام خوشه DSM HPC با مهاجرت VM در یک واحد می باشد.
این مقاله در سال 2016 در نشریه آی تریپل ای و در کنفرانس بین المللی رایانش ابری، توسط گروه مهندسی برق و کامپیوتر منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله حافظه مشترک توزیع شده مبتنی بر مهاجرت زنده VM در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.
