Linux集群的进程迁移技术研究

论文摘要

集群系统是充分利用现有计算机资源的一个很好的解决方案,而要让集群系统获得良好的负载平衡、高通信性能、高可用性等特性,进程迁移功能是不可或缺的。集群系统进程管理和调度的目标之一是负载分布,负载分布的目标是实现负载平衡。负载平衡是指在整个系统中尽量平均分配工作量,实现方法就是“进程迁移”,即将进程及其所有的相关状态信息重新放置到另一个处理器上。通过将进程从负载较重的节点移动到负载较轻的节点,负载就会得到平衡,从而改善整体性能。为了实现负载平衡,本文需要做三个方面的工作:收集和监控集群系统中各节点的负载信息;掌握各进程信息,以决定何时需要迁移哪个进程到什么位置;进行进程迁移。在Linux操作系统基础上,本文讨论了为集群系统提供进程迁移功能所需要的“负载监测”、“进程迁出”、“监听迁入”三个模块的设计和实现。其中,通过对现有相关工作的分析和比较,提出了动态进程迁移算法的改进方案,最大程度地将进程状态迁移和进程的运行并行起来,从而提高了迁移速度,网络通信量也较小,而且也没有对源节点的剩余依赖性。最终完成了预定的设计目标,使用测试程序验证了其有效性,并得出了性能比较数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 集群系统
• 1.3 Linux简介
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 论文主要内容及组织结构
• 第2章 进程迁移相关理论
• 2.1 什么是进程迁移
• 2.2 进程迁移相关工作
• 2.2.1 非抢占式进程迁移和抢占式进程迁移
• 2.2.2 用户级进程迁移和内核级进程迁移
• 2.2.3 同构进程迁移和异构进程迁移
• 2.3 已有的进程迁移算法
• 2.3.1 Total-Copy算法
• 2.3.2 Demand Page算法
• 2.3.3 Flushing算法
• 2.3.4 Pre-Copy算法
• 2.3.5 进程迁移算法分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 进程迁移机制的分析和设计
• 3.1 进程迁移机制的设计目标
• 3.2 进程迁移的启动
• 3.3 迁移进程文件和通信的处理
• 3.3.1 打开文件的处理
• 3.3.2 进程通信的处理
• 3.4 改进的进程迁移算法
• 3.5 进程迁移机制框架
• 3.6 进程迁移系统整体框架
• 3.7 本章小结
• 第4章 进程迁移系统的实现
• 4.1 负载监测模块的实现
• 4.2 进程迁出模块和监听迁入模块的实现
• 4.2.1 数据结构和全局操作函数
• 4.2.2 进程迁出模块和监听迁入模块的流程图
• 4.2.3 进程迁移协议
• 4.2.4 关键函数解析
• 4.3 如何在Linux内核添加功能
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统测试结果与分析
• 5.1 测试环境
• 5.2 系统测试结果与分析
• 5.2.1 功能测试
• 5.2.2 性能测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢