一种高效的虚拟机快照管理系统的设计与实现.doc

中国科学院大学软件研究所硕士学位论文内存数据网格事务保障机制的设计与实现
摘要
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密级:

硕士学位论文

一种高效的虚拟机快照管理系统设计与实现

作者姓名:周蕾
指导教师:许舒人副研究员
中国科学院软件研究所
学位类别:工学硕士
学科专业:计算机软件与理论
培养单位:中国科学院软件研究所

2015年4月

TheDesignandImplementationofanEfficientManagement
SystemforVirtualMachineSnapshots

By
DengHuanfang

ADissertationSubmittedto
UniversityofChineseAcademyofSciences
Inpartialfulfillmentoftherequirement
Forthedegreeof
MasterofComputerSoftwareandTheory

InstituteofSoftwareChineseAcademyofSciences
April,2015

独创性声明

本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明。

签名：___________________日期：____________________

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签名：__________导师签名：__________日期：__________
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摘要
一种高效的虚拟机快照管理系统的设计与实现
摘要
随着虚拟化技术的快速发展和应用深入，虚拟机逐渐替代物理机成为企业关键业务系统的运行支撑环境，而保障虚拟机的可用性则成为衡量关键业务系统可靠性的重要度量指标之一，因为虚拟机故障或宕机会给企业带来严重的经济和名誉损失。如2010年1月，Ruby-on-Rails应用托管商Heroku在AmazonEC2平台上的22台虚拟机发生故障，影响了站点上44000个应用的正常使用。因此，在虚拟化计算环境中，能否支持高效的虚拟机失效恢复至关重要。
快照技术是支持虚拟机失效恢复的一种常用技术手段，快照是虚拟磁盘在某一时间点的状态和数据的副本。当虚拟机因内部或外部因素发生无法修复的故障时，可通过回滚到快照时间点的方式实现虚拟机的快速恢复。目前大多数虚拟化平台都支持虚拟机虚拟磁盘快照功能，然而目前的大多数快照实现都是链式关联磁盘快照，每个快照都仅记录了部分的磁盘数据。快照间的链式关联关系，会引入多余的I/O请求，导致虚拟机性能低效。此外，传统的周期性快照策略由于无差异配置且不能适应负载动态变化，会引入不必要的快照操作，造成资源浪费和操作开销。
本文系统的目标就是在虚拟化计算环境中设计和实现一个高效的虚拟机快照管理系统。在降低链式关联虚拟磁盘快照对虚拟机性能影响方面，本文采用了无链式关联虚拟磁盘快照技术，通过集成ZFS和OCFS2文件系统，设计存储对象抽象模型和快照存储组织模型，以及定义快照操作约束限制，给出了快照实现；在改变周期性快照策略方面，本文依据虚拟机应用类型的不同将虚拟机分为应用服务器、数据库以及负载均衡三种类型，根据虚拟机类型以及结合不同类型虚拟机所能承受的数据丢失量和数据丢失率为虚拟机配置差异的快照策略，并设计策略调度过程算法调度执行快照策略；此外，系统基于XML-RPC远程过程调用以及服务器端信息推送技术设计了快照图形化管理界面，展示快照基本信息、策略管理以及预警管理等功能。
基于上述研究和设计，论文在VMFabric虚拟化平台中实现了一个高效的虚拟机快照管理系统。实验结果表明，该系统能够有效降低快照对虚拟机性能的影响，并具备良好的可管理性。

关键词：虚拟机，虚拟磁盘快照，高效，无链式关联快照，差异策略
摘要
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Abstract

TheDesignandImplementationofanEfficientManagementSystemforVirtualMachineSnapshots
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Alongwiththerapiddevelopment