云計(jì)算系統(tǒng)下多虛擬機(jī)內(nèi)存的協(xié)同優(yōu)化方式

李恩屹

摘 要：隨著云時(shí)代的到來(lái)，人們的生活與云計(jì)算平臺(tái)的聯(lián)系也日益緊密，虛擬化技術(shù)可以將各類(lèi)計(jì)算機(jī)資源實(shí)現(xiàn)抽象化處理，有效提升了虛擬機(jī)的運(yùn)行效率，本文主要就云計(jì)算系統(tǒng)下多虛擬機(jī)內(nèi)存的協(xié)同優(yōu)化方式進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算系統(tǒng)；多虛擬機(jī)內(nèi)存；協(xié)同優(yōu)化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，云計(jì)算成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界最為流行的一種新型計(jì)算模式。而虛擬化技術(shù)是云計(jì)算的一種保障措施，它有效保證了基礎(chǔ)設(shè)施資源的動(dòng)態(tài)部署，同時(shí)也在云計(jì)算的安全隔離方面起到了重要作用。本文對(duì)于多虛擬機(jī)內(nèi)存協(xié)同優(yōu)化策略在云計(jì)算中的應(yīng)用做出了闡述。

1 云計(jì)算平臺(tái)的特點(diǎn)分析

與傳統(tǒng)的以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的計(jì)算模式相比較，云計(jì)算更為注重網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，建立起一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為中心、向用戶(hù)提供資源的系統(tǒng)。根據(jù)服務(wù)層次的不同，可以分為以下三種：

1）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)是用戶(hù)按照自己的需要而安裝的各種軟件。

2）平臺(tái)即服務(wù)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供的編程軟件等。

3）軟件即服務(wù)用戶(hù)在客戶(hù)端需要的軟件。

系統(tǒng)虛擬化技術(shù)就是整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的核心，它是把多個(gè)計(jì)算和存儲(chǔ)資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬化處理，有效降低成本、提高服務(wù)能力。這里所說(shuō)的虛擬化包括中央處理器的虛擬化、內(nèi)存的虛擬化和輸入輸出設(shè)備的虛擬化。目前關(guān)于在中央處理器和輸入輸出設(shè)備的分時(shí)復(fù)用技術(shù)的研究已經(jīng)較為成熟，但是對(duì)于內(nèi)存的分時(shí)共享技術(shù)的研究還有所欠缺，這也成為了系統(tǒng)虛擬技術(shù)的一個(gè)瓶頸問(wèn)題，也成為當(dāng)今業(yè)界作為關(guān)注的熱點(diǎn)。

2 云計(jì)算平臺(tái)中多虛擬機(jī)內(nèi)存協(xié)同優(yōu)化策略

我們通過(guò)優(yōu)化虛擬機(jī)的內(nèi)存來(lái)達(dá)到掌握虛擬機(jī)目前的運(yùn)行狀態(tài)，以及預(yù)測(cè)虛擬機(jī)近期需要負(fù)載情況的目的。合理調(diào)配虛擬機(jī)的內(nèi)存，使過(guò)度占據(jù)的內(nèi)存得以有效回收，提供給內(nèi)存較為緊張的虛擬機(jī)，這樣在保證虛擬機(jī)性能的前提下對(duì)內(nèi)存進(jìn)行合理分配。當(dāng)前對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行合理分配的策略主要有頁(yè)面服用技術(shù)、內(nèi)存動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制和多虛擬機(jī)內(nèi)存平衡技術(shù)三種。

2.1 頁(yè)面復(fù)用技術(shù)

這一技術(shù)又分為頁(yè)面交換和頁(yè)面共享兩種技術(shù)。頁(yè)面復(fù)用也就是虛擬機(jī)里面一部分物理內(nèi)存頁(yè)面能夠跟有效與HOST OS的交換磁盤(pán)分區(qū)進(jìn)行交換，這就使得內(nèi)存空間有效擴(kuò)大，能夠超出實(shí)際的內(nèi)存大小。通過(guò)頁(yè)面復(fù)用技術(shù)虛擬機(jī)的內(nèi)存資源得以?xún)?yōu)化配置，使用效率也大大提高了。

2.2 內(nèi)存動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制主要包括氣球驅(qū)動(dòng)技術(shù)和熱插拔技術(shù)兩種類(lèi)型

前者是對(duì)內(nèi)存進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的主要方式。這種方式把虛擬機(jī)中一些閑置的頁(yè)面回收回來(lái)，去滿(mǎn)足大量的虛擬機(jī)請(qǐng)求。熱插拔技術(shù)是指對(duì)虛擬機(jī)的內(nèi)存如果出現(xiàn)波動(dòng)情況，那么此項(xiàng)技術(shù)就可以對(duì)操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理接口進(jìn)行處理，使其隨著需要進(jìn)行增減，從而使得虛擬機(jī)的地址空間根據(jù)需要具有了伸縮能力。

2.3 多虛擬機(jī)的平衡技術(shù)又分成了單臺(tái)物理機(jī)和多臺(tái)物理機(jī)間的平衡

單臺(tái)物理機(jī)技術(shù)中又分為缺頁(yè)率曲線(xiàn)技術(shù)和內(nèi)存分配策略。多臺(tái)物理機(jī)間平衡技術(shù)引入了雙層地質(zhì)空間映射機(jī)制。

3 多虛擬機(jī)內(nèi)存動(dòng)態(tài)管理體系結(jié)構(gòu)

多虛擬機(jī)的內(nèi)存管理最終目的就是要使其能夠根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。合理利用內(nèi)存資源，根據(jù)實(shí)際情況給虛擬機(jī)進(jìn)行內(nèi)存空間分配，從而達(dá)到虛擬機(jī)的內(nèi)存發(fā)揮出最大的效率，多個(gè)虛擬機(jī)的內(nèi)存能夠進(jìn)行合理均衡地分配。這就要求多虛擬機(jī)內(nèi)存管理系統(tǒng)能夠具有以下幾個(gè)方面的功能：

1）有效監(jiān)測(cè)功能。對(duì)內(nèi)存資源的使用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)閑置空間能夠動(dòng)態(tài)分配，使內(nèi)存資源能夠合理調(diào)節(jié)。

2）對(duì)客戶(hù)操作系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)功能。對(duì)所有的的客戶(hù)的內(nèi)存資源的使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3）合理調(diào)節(jié)客戶(hù)操作系統(tǒng)的內(nèi)存值。在內(nèi)存資源充裕的情況下，能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4）均衡各用戶(hù)操作系統(tǒng)的內(nèi)存值。在內(nèi)存資源緊缺的情況下，能夠根據(jù)各用戶(hù)機(jī)的使用情況進(jìn)行均衡處理。

多虛擬機(jī)的內(nèi)存動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)又分為內(nèi)存信息采集、管理策略、調(diào)節(jié)機(jī)制三個(gè)組成部分。其中內(nèi)存信息采集模塊分為虛擬機(jī)監(jiān)視模塊和物理監(jiān)視模塊兩方面。管理策略有包括自發(fā)調(diào)節(jié)和全局調(diào)節(jié)兩個(gè)方面的策略。

內(nèi)存信息采集模塊的主要任務(wù)就是對(duì)客戶(hù)的內(nèi)存使用情況進(jìn)行信息的收集，這是管理策略的的決策信息提供者。內(nèi)存監(jiān)視模塊就是按照一定的時(shí)間周期對(duì)內(nèi)存的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并傳達(dá)給管理模塊。內(nèi)存監(jiān)視模塊對(duì)虛擬機(jī)內(nèi)存使用情況和交換空間的使用情況進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果是內(nèi)存得以合理分配。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)多虛擬機(jī)內(nèi)存的管理系統(tǒng)進(jìn)行了分析，對(duì)它的資源管理和內(nèi)存分配策略進(jìn)行了詳盡的闡述。總而言之，虛擬化技術(shù)可以將各類(lèi)計(jì)算機(jī)資源實(shí)現(xiàn)抽象化處理，有效提升了虛擬機(jī)的運(yùn)行效率，目前，這一技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的成效。

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