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华中科技大学
硕士学位论文
基于虚拟机内存模板的云计算服务系统
姓名:刘超
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:吴松
2011-01-24
华中科技大学硕士学位论文
摘要
在目前的大规模数据中心中,利用虚拟化技术来实现服务的资源调度和共享已
成为主流,其中一种通用的方式就是把虚拟机作为服务的后台。在这样的情况下,
当服务请求不停的切换和调度时,所对应的虚拟机也会被频繁的创建和关闭,这些
因素使得创建虚拟机的时间成为云计算服务响应和部署的瓶颈。目前,虚拟化环境
下提高服务响应、优化服务部署的方法都未涉及到创建虚拟机这一个环节,虚拟机
创建过程耗时长,对宿主机资源消耗过大的问题日趋突出。
基于虚拟机内存模板的云计算服务系统 VMCS(Cloud Service System Based On
VM Memory Template)直接对服务部署过程中的虚拟机创建环节进行优化,有效的
解决了上述问题。VMCS 系统的特点在于:针对虚拟化 Xen 平台,提出了虚拟机内
存模板的概念,通过修改 Domain-0 的 Xen Tools 代码,在传统的虚拟机保存恢复操
作的基础上利用内存模板创建虚拟机,并且完成虚拟机各自私有属性的配置。VMCS
系统实现了用户层,服务管理层和虚拟机平台层三层架构,其中用户层通过 WEB 界
面向用户提供统一服务访问接口;服务管理层是整个系统的核心,先通过服务请求
处理完成服务请求的解析,然后调用虚拟机内存模板管理和虚拟机镜像文件管理的
接口,对要创建的虚拟机进行配置信息的设置,最后由服务 Center 完成消息命令的
分发。虚拟机平台层位于系统底层,主要包括服务 Daemon 和 Agent,服务 Daemon
主要负责和服务 Center 进行通信,接收创建虚拟机或执行请求任务的消息,并调用
本地 API 完成内存模板创建虚拟机的过程,而虚拟机内部的 Agent 会负责修改虚拟
机的私有属性并在虚拟机内部启动执行计算任务。
以在 VMCS 系统上搭建 Hadoop 服务为例,快速创建多台虚拟机来完成 Hadoop
的 WordCount 计算任务。通过和传统方式相比,利用 VMCS 系统使得创建虚拟机的
时间减少了 80%,由创建虚拟机所带来磁盘 I/O 开销降低到 50%,执行 Hadoop 的
WordCount 计算任务的时间降低 40%。

关键词:内存模板,虚拟机,Xen,虚拟化,云计算
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
In data centers and puting environments, the number of virtual machines
(VM) increases with the services’ requests increased. When these services are switching
and scheduling constantly with the requests, the corresponding virtual machines will also
be created on and off frequently. These factors cause the time of creating a virtual machine
to be the bottleneck of data centers services. Besides, the virtual machines need to read
image file from the disk to start themselves, which cause a great loss for performance of
the disk I/O.
In this paper, we present a cloud service cache system based on memory template of
virtual machine to improve the response time of the puting service and reduce
performance loss of the disk I/O. This system can create and maintain service cache VM
through the memory template, which is a snapshot of a running virtual machine.