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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:徐啟閎
研究生(外文):Chi-Hung Hsu
論文名稱:依資源使用歷程之虛擬機器自動資源分配優化之機制
論文名稱(外文):The Optimization Mechanism of automatic allocation of Virtual Machine resources according to resources portfolio
指導教授:蔡德明蔡德明引用關係
指導教授(外文):Der-Min Tsai
口試委員:賴信志蔡哲民
口試委員(外文):Hsin-Chih LaiJer-Min Tsai
口試日期:2014-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:數位生活科技研究所
學門:電算機學門
學類:電算機應用學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:虛擬機器中央處理器使用率記憶體使用率簡單網路管理協定(SNMP)核心虛擬機器(KVM)硬體資源配置
外文關鍵詞:Virtual MachineCPU usageMemory usageSNMP(Simple Network Management Protocol)KVM(Kernel Virtual Machine)allocation of the hardware resources
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本研究依據伺服器與虛擬機器之間的網路特性,透過SNMP服務開發出一套虛擬機器使用狀態監控系統。將使用者操作虛擬機器時的CPU與記憶體使用狀況記錄下來,以利後續資源分配優化系統進行分析與配置。
在CPU的使用率分析方面,除了平均使用率的判斷機制外,因應非連續性的使用而建置了CPU使用時間區間制的判斷機制,讓CPU使用率分析上可以更客觀地進行判斷。對於記憶體的使用率分析上,另外增加cache和buffer計算的演算法與Linux作業系統做搭配,如此一來,還可以讓本系統因應不同的作業系統來進行記憶體使用率的分析與判斷。
本研究將以此系統首先應用在個別模擬資源高使用率的影音剪輯課程以及資源低使用率的文書處理課程。觀察虛擬機器之硬體配置變化情形。經過反覆模擬後,確定系統可以依據虛擬機器的資源使用狀況來進行資源的優化分配。
研究結果顯示將原本雙核心的虛擬機器CPU核心數量提升至四核心後,在單一啟動虛擬機器上,可以使影音轉檔的時間減少了50%。在十台虛擬機器同時啟動使KVM伺服器達到滿載的狀況下,依舊能縮短11%的影音轉檔時間,且KVM伺服器的CPU平均使用率降低了4.1%。在節省硬體資源方面,系統也能對硬體資源使用率較低的虛擬機器進行硬體資源配置的調降,節省更多的記憶體使用量,達到將閒置的硬體資源釋放之目的。

This study developed a virtual machine usage status surveillance system according to the network characteristics among a server and several virtual machines via SNMP (Simple Network Management Protocol) service. The CPU and memory usage status when users operated the virtual machines will recorded for analysis and resources allocation of resources distribution optimization system subsequently.

There are two ways of CPU usage analysis. One is average usage decision mechanism. Another is interval decision mechanism that CPU time-consuming usage was established to cope with inconsecutive CPU usage for optimistically determining the CPU usage analysis. In analysis of memory usage, appending an algorithm of calculation of cache and buffer onto Linux operating system which the developed system could cope with different operating systems to proceed analysis and determination of memory usage.

The system will be applied to respectively simulate high resource-usage for video editing course and low resource-usage for word processing course. It is ascertained that after repeatedly simulations the system could according to the resource usage status of the virtual machines for resource optimization distribution. In analysis of memory usage, appending an algorithm of calculations of cache and buffer onto Linux operating system which the developed system could cope with different operating systems to proceed analysis and determination of memory usage.

The research results demonstrated that if we replace original dual-core CPU with quad-core CPU of the virtual machine the time of file conversion could reduce to fifty percent on the single start-up virtual machine. It might decrease eleven percent of the time of video file conversion while ten virtual machines simultaneously switching on enable KVM (Kernel Virtual Machine) servers to reach the threshold loading condition. Furthermore, the CPU average usage of KVM servers will bring down four point one percentage. In saving hardware resources, the system will adjust the allocation of the hardware resources to those virtual machines with low-usage hardware resources. It also can economize the memory usage to release those idle hardware resources.

摘要 ii
目錄 vii
圖目錄 ix
表目錄 x
一、緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目標 2
二、文獻回顧 4
2.1虛擬化 4
2.1.1 虛擬化技術的介紹 4
2.2簡單網路管理協議-SNMP 8
2.2.2 SNMPv2 10
2.2.3 SNMPv3 12
2.2.4小結 13
2.3CPU使用效率分析 14
2.3.1 CPU使用率擷取 14
2.3.2 CPU負載分析 14
2.3.3 CPU核心數與耗能之影響 15
2.4記憶體使用效率分析 16
三、系統架構 17
3.1概要 17
3.2硬體環境 18
3.3虛擬機器資訊收集 21
3.4 虛擬機器資訊分析 24
3.5 CPU資源判斷分析 25
3.5.1 平均使用率判斷 25
3.5.2區間連續使用率判斷 26
3.5.3 CPU整合分析判斷 27
3.6 記憶體資源判斷分析 28
3.6.1 作業系統之記憶體使用率計算 30
3.7虛擬機器資源再分配機制 30
3.7.1 個人分析模式 30
3.7.2 班級分析模式 32
3.8 研究環境之整合 33
四、結果與討論 36
4.1 資源配置 37
4.2 實驗情境 37
4.3 提升硬體配置 38
4.3.1 單人分析模式 38
4.3.3 效能比較 40
4.3.4 KVM伺服器負載狀況分析 43
4.4 降低硬體配置 44
4.4.1 單人分析模式 44
4.4.2 班級分析模式 45
4.4.3 KVM伺服器資源節省比較 46
五、結論與建議 48
六、參考資料 50

[1]卓昆輝,” 虛擬主機動態分配策略之研究”, 碩士論文,國立中正大學通訊資訊數位學習碩士在職專班,2012。
[2]劉德鴻,” 具負載平衡及環境回復之Linux虛擬教室管理”, 碩士論文,國立中興大學資訊科學與工程學系,2010。
[3]李勝宏,” 虛擬訓練環境動態負載平衡之研究”, 碩士學位論文,國防大學理工學院資訊工程學系資訊工程碩士班,2012。
[4]張婉瑜,” 雲端服務虛擬平台中可適性負載平衡機制之設計與實作”, 碩士論文,國立高雄應用科技大學電子工程系碩士班,2013。
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[8]洪婉荏,“一個具自動化部屬與動態調節資源的虛擬機器管理平台”,碩士論文,國立中興大學資訊科學與工程學系,2011。
[9]陳信宏,“網頁伺服器負載平衡架構效能之比較”,碩士論文,大同大學資訊工程研究所,2009。
[10]王柏翔,“雲端運算下的節能負載平衡”,碩士論文,國立交通大學資訊科學與工程研究所,2011。
[11]黃群雄,”異質性多核心系統上具點對點截限時間工作之省電排程”,碩士論文,國立高雄大學資訊工程學系。2012
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[18]VMware,技術白皮書,虛擬化概論,http://www.vmware.com。
[19]VMware,技術指南,The Role of Memory in VMware ESX Server 3 ,http://www.vmware.com/pdf/esx3_memory.pdf
[20]KVM,技術白皮書,基礎核心虛擬機器。
[21]Nvidia,可變對稱式多重處理技術(SMP)-實現低功耗與高效能運算之多核心CPU架構。
http://www.nvidia.com.tw/content/apac/pdf/tegra/variable-smp-a-multi-core-cpu-architecture-for-low-power-and-high-performance-tw.pdf
[22]KVM,http://www.linux-kvm.org
[23]鳥哥的Linux私房菜,http://linux.vbird.org
[24]Tempate雲端運算,http://zh.wikipedia.org/wiki/硬件虚拟化
[25]SNMP,http://zh.wikipedia.org/wiki/简单网络管理协议

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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