虚拟机Xen及其实时迁移技术研究

虚拟机技术通过对硬件资源的虚拟化,可以在一台计算机上模拟多个相同的计算机硬件平台,从而能够同时运行多个操作系统并实现相互隔离。虚拟机技术是当前工业界和学术界研究的热点,也是计算机科学领域发展最快的技术之一。 虚拟机在计算机诸多领域有着广泛用途。虚拟机技术能够有效地解决遗留软件的支持问题;能够提高服务器的利用率,显著降低企业信息系统建设的购置、运行和维护成本;基于虚拟机技术可以实现系统软件,包括操作系统和应用软件的实时迁移,停止服务的时间仅有几十毫秒,从而能够实现服务器的在线维护和升级,也为构建高可靠系统提供了革新的技术手段。虚拟机技术也为网格计算、可信计算提供了新的技术手段。 论文总结了当前虚拟机系统的发展现状,分析了现代处理器对虚拟化的支持,深入研究了虚拟机系统的基本原理和关键技术,并结合阅读源代码,重点对虚拟机Xen的实时迁移技术进行了深入研究。论文分析了实现虚拟机迁移所需要迁移的内容,实现迁移的步骤,研究了在系统运行的同时迁移内存时的工作集判定问题,以及影子页表在目的计算机上的重构问题。论文针对Xen中的全虚拟化(Full-Virtualization)和准虚拟化(Para-Virtualization)方式下的迁移机制,分别针对不同应用程序负载下实时迁移的性能进行了系统测试,并对测试结果进行了分析,论文的测试结果揭示了应用程序对实时迁移性能的影响,也检验了Xen虚拟机迁移技术的可行性。