基于XEN的弹性云平台的研究

论文摘要

随着互联网的发展、互联网用户的增加,互联网中的数据也急剧膨胀。而为了满足广大用户的需求,互联网企业需要去保存、挖掘这些数据。如此海量的数据也极大的增加了各大互联网企业的运营压力。所以控制成本将会成为未来几年内互联网企业必出的一张牌。而云计算是控制企业成本的最好方法之一,它是网格计算、分布式计算以及并行式计算的发展,它能按需的为各种服务进行动态的分配资源、自动部署、自动配置。目前全世界各大互联网巨头都在投入大量的人力与物力来研究云计算。而虚拟化技术是云计算中不可或缺的一部分,它隔离性好、可移植性强等特点是其它云计算技术所不具备的。XEN是一款非常流行的虚拟化软件,它也得到了众厂商的支持,本文将深入研究XEN相关的技术,并在此基础上搭建一个弹性云平台。为了解决互联网企业数据的安全问题,本文将深入研究XEN的虚拟块存储设备的模拟。主要是研究XEN提供的blktap这套虚拟块存储设备框架,并将虚拟块存储设备实现于HDFS和Hbase这两个分布式系统上。另外我们还基于这个块设备实现了COW以及snapshot的功能,从而保证了虚拟机数据的安全性以及可维护性。论文还详细的设计了弹性云平台中的调度系统,该调度系统的目的是最大限度的提高资源的利用率,它集成了弹性云平台所有的对外接口,比如启动虚拟机、停止虚拟机等。另外它还负责维护平台中所有元素的心跳,以保证它们能健康的运行。除此之外,论文还详细设计了弹性云平台的虚拟网络,我们将利用group、subnet、vlan这几个概念来将弹性云平台中的虚拟机划分成多个安全域,以保证他们的安全性。最后论文还深入研究以及分析了XEN自带的在线迁移,并将这个功能集成到弹性云平台中,有了在线迁移功能以后,弹性云平台中服务的可靠性将得到大大的提升

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题提出
• 1.3 本文目标
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 XEN虚拟机技术的研究
• 2.1 XEN虚拟化技术概述
• 2.2 Cpu虚拟化
• 2.3 内存虚拟化
• 2.4 I/O设备虚拟化
• 2.4.1 QEMU仿真设备
• 2.4.2 直接分配模型
• 2.4.3 虚拟设备模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 分布式虚拟块存储设计
• 3.1 Hadoop中的HDFS和Hbase概述
• 3.1.1 HDFS概述
• 3.1.2 HBase概述
• 3.2 XEN中的存储虚拟化
• 3.2.1 块设备初始化过程
• 3.2.2 XEN blktap原理概述
• 3.3 分布式虚拟块存储设计
• 3.3.1 框架设计
• 3.3.2 详细设计
• 3.4 基于分布式虚拟块存储的cow的设计
• 3.5 基于分布式虚拟块存储的快照设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 弹性云平台调度系统的设计
• 4.1 调度系统的总体框架
• 4.2 调度系统的功能描述
• 4.2.1 命令消息处理
• 4.2.2 心跳消息以及VM运行数据处理
• 4.3 调度系统详细设计
• 4.3.1 主要消息流详细设计
• 4.3.2 主要功能模块详细设计
• 4.3.3 调度系统初始化以及启动过程
• 4.4 本章小结
• 第5章 弹性云平台虚拟网络的设计
• 5.1 弹性云平台虚拟网络总体架构
• 5.2 XEN虚拟网络设备模拟原理
• 5.3 虚拟网络安全域设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 基于XEN在线迁移研究与设计
• 6.1 XEN在线迁移技术
• 6.1.1 内存迁移
• 6.1.2 I/O设备迁移
• 6.2 弹性云平台中的在线迁移设计
• 6.3 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文