Система управления специализированными виртуальными инструментами с механизмами оптимального распределения вычислительных ресурсов

• Автор: Первин, Артем Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Переславль-Залесский
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление

Список условных обозначений и сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы

Цели и задачи работы.

Методы исследования

Научная новизна работы.

Практическая значимость

Апробация результатов диссертации

Структура работы.

Содержание работы

ГЛАВА 1. Технологии виртуализации.
1.1 Истоки виртуализации
1.2 Современные технологии виртуализации
1.2.1 Основные подходы виртуализации.
1.2.2 Аппаратная поддержка виртуализации.
1.3 Современные виртуальные машины
1.3.1 V.
1.3.2 iixX
1.3.3 Vi i.
1.4 Области применения виртуальных машин
1.4.1 Консолидация рабочих нагрузок
1.4.2 Разработка ПО и нового оборудования
1.4.3 Распространение ПО в виде виртуальных машин
1.5 Прикладные системы
1.5.1 ЕС2.
1.5.2 ЗТега i.
1.5.3 .
1.5.4 .
1.5.5 i.
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. Система Виртуальные сервисы
2.1 Виртуальный сервис
2.1.1 Образ файловой системы.
2.2 Компоненты системы
2.2.1 Системный планировщик
2.2.2 Планировщик сервиса
2.2.3 Монитор сервиса.
2.2.4 Модуль управления правилами маршрутизации.
2.2.5 Система мониторинга.
2.2.6 Модуль управления виртуальной машиной.
2.3 Интерфейсы системы.
2.3.1 Консольный интерфейс
2.3.2 Вебинтерфейс.
2.3.3 Гридинтерфейс
2.4 Выводы.
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть.
3.1 Разработанные сервисы
3.1.1 Сервис Виртуальный кластер
3.1.2 Картографический сервис МарЗегуег.
3.1.3 Вычислительный сервис ХСот.
3.2 Управление ресурсами.
3.2.1 Профиль производительности
3.2.2 Управление уровнем сервиса
3.2.3 Математическая модель управления ресурсами
3.2.4 Эксперимент по управлению ресурсами.
3.3 Выводы.
Заключение.
Список литературы


Такая стратегия позволяет обеспечить хорошую изоляцию несвязанных между собой приложений, однако, с ростом предприятия, экспоненциально растет и объем серверного парка, в результате чего вся ИТ-инфраструктура быстро становится плохо управляемой. При этом значительное количество времени и человеческих ресурсов тратится на обслуживание рабочих станций, ликвидацию неисправностей и простоев, возникают сложности с резервным копированием, восстановлением данных и т. С помощью виртуализации удается организовать более эффективное, централизованное управление вычислительными ресурсами и упростить администрирование оборудования, не нарушая при этом изоляцию несвязанных между собой приложений. Это достигается благодаря новым возможностям виртуализации по управлению ресурсами, которые сложно или невозможно реализовать при использовании традиционных подходов. ВМ. В настоящее время существует ряд мощных систем [, , ] для управления комплексами виртуальных машин. Однако в таких системах решения но вопросам распределения аппаратных ресурсов между приложениями принимается преимущественно администратором или пользователями. Такой способ управления, тем не менее, не способствует оптимальному использованию ресурсов, поскольку пользователи стремятся обеспечить себя избыточным объемом ресурсов, чтобы гарантировать эффективную работу своих приложений при критических уровнях нагрузки. Представляется возможным и актуальным сделать следующий шаг вперед: системы управления комплексами виртуальных машин должны автоматизировать процесс распределения вычислительных ресурсов на основе соглашений, регламентирующих требуемое качество оказываемых приложениями услуг. Учитывая ценность предоставляемых приложению ресурсов, такие системы могли бы реализовать гибкие и эффективные стратегии управления, динамически наращивая и освобождая вычислительные ресурсы приложений по мере необходимости. Предлагаемое в рамках диссертационной работы программное решение Виртуальные сервисы ориентировано на использование в первую очередь на высокопроизводительных вычислительных установках, где технологии виртуализации являются актуальной темой научных исследований [3, 4, , ]. Такие вычислительные системы, как правило, используются одновременно несколькими пользователями для решения ресурсоемких, узкоспециализированных научных и инженерных задач, требующих для корректного функционирования определенного набора системного и прикладного ПО. Эти требования часто создают конфликтные ситуации, связанные с различиями версий служебного 0. При этом объем аппаратных ресурсов, доступных сервису, может меняться динамически в соответствии с текущими потребностями пользователей этого сервиса. В диссертации предлагаются новые подходы по управлению вычислительными ресурсами высокопроизводительного кластера, основанные на использовании профилей производительности приложения и концепции уровня сервиса, способствующих повышению КПД аппаратных ресурсов вычислительной системы. В системе Виртуальные сервисы реализован удобный пользовательский интерфейс, совместимый с промежуточным программным обеспечением (ГШО) ЦМСОКЕ, что позволяет использовать систему, в том числе, и в грид окружении. Цель диссертационной работы состоит в разработке методов и средств управления вычислительными ресурсами приложений, работающих на высокопроизводительном кластере в виртуальной среде. Результаты исследования получены на базе разработанного программного комплекса управления виртуальными машинами Виртуальные сервисы. При проектировании и реализации системы применялись открытые международные стандарты (ЦМЬ, VSDL, Х. ПО. Реализация программного комплекса велась с применением компонентного подхода. Математическая модель управления вычислительными ресурсами построена с помощью теории оптимизации динамических систем. Предложена архитектура программной системы для управления комплексами виртуальных машин. Предложен подход к распределению вычислительных ресурсов на основе статистического и текущего потребления ресурсов виртуальными сервисами с применением профиля производительности и уровня сервиса. Разработана и программно реализована модель оптимального управления вычислительными ресурсами для совокупности виртуальных сервисов.