论文部分内容阅读
【摘要】 本文将围绕分组交换系统，对虚拟化技术作进一步的梳理和细分，阐明其原理和优缺点。在采用了虚拟化技术的情况下，所谓的服务器负载均衡，就是采用虚拟机迁移的技术，将各个服务器上创建的虚拟机，根据占用资源和使用情况的不同，进行总体的分配，使得每台服务器都能尽可能好地支持本机上所启动的虚拟机。
【关键字】 虚拟化 虚拟机 负载均衡 弹性
一、引言
服务器负载均衡就是指按照一定的分配策略，将任务平均分给集群内部的各个节点进行处理，当系统的负载出现不平衡时，还能将重载节点上的任务转移到轻载节点上执行，使得整个集群中所有节点的负载都趋向于平衡，从而缩短作业的平均响应时间和提高系统的资源利用率。
虚拟化是在一台服务器上通过计算资源的物理抽象运行多台虚拟服务器的技术，添加一个管理层面来屏蔽物理设备的复杂性。
以下就针对上述技术，做一个详细的论述。
二、三种虚拟化技术
虚拟机技术[1]最早由IBM于20世纪60年代提出，被定义为硬件设备的软件模拟实现，而国内具有自主知识产权的是Linux Virtual server（LVS） [2]，它是章文篙博士等人开发的Linux服务器集群自由软件项目。
2.1 全虚拟化
利用节点的全虚拟化是一种完全模拟所有硬件设备的虚拟化模式。在全虚拟化下，虚机监视器（VMM） [3]可以模拟和真实硬件完全相同的硬件环境，为每个虚拟机提包括虚拟BI0S、虚拟设备和虚拟内存管理等都需要完整硬件支持的服务。
这个程不需要硬件或操作系统的协助，因而不需要修改Guest 0S的内核，Guest完全感知不到是否发生了虚拟化。VMM翻译核心指令来替换不能虚拟化的指令，通过翻译后的指令去直接访问虚拟硬件，用软件的方式消除X86架构的缺陷，得大多数操作系统都可以以全虚拟化模式运行。
2.2 半虚拟化
半虚拟化又叫做操作系统协助虚拟化，在半虚拟化下，VMM需要在操作系的协助下才能完成对特权指令进行虚拟化，因而需要对Guest 0S的内核进行改，以便操作系统能够对有缺陷的指令进行替换。在这种情况下，Guest OS道自己运行在虚拟机中。
2.3 硬件虚拟化
硬件虚拟化又可称为硬件辅助虚拟化，是指VMM需要硬件的协助才能完成资源的虚拟。硬件虚拟化开始于Intel和AMD提出的Inte-VT和AMD-V技术，其思想就是通过引入新指令和处理器运行模式，当需要VMM监控和模拟时则进行模式切换，跟软件的虚拟实现方式相比，硬件虚拟化可以很大程度上提高性能。
三、算法策略构成
本文负载均衡算法四个策略构成：
3.1负载衡量策略（Load measurement rule）
用于描述系统中各节点的负载状况的策略，负载均衡决策是根据节点工作负荷以及可用资源等节点状况信息而做出的。
3.2信息策略（Information rule）
决定何时、如何收集负载信息，何时、如何散布负载信息以及如何管理负载信息。
3.3触发策略（Initiation rule）
用于决定何时触发一次负载均衡操作。触发策略可以采用基于阂值的方式也可以采用事件驱动等方式。
3.4负载均衡操作策略（Load balancing operation rule）
还可细分为定位策略（Location rule）：用于决定系统中参与负载均衡操作的节点；分配策略（Distribution rule）：明确去均衡系统中各节点的负载的策略；选择策略（Selection rule）：在负载过重的节点上选择一些任务或资源进行重分配。
四、结束语
本文针对虚拟化技术作了进一步的梳理和细分，提出了载均衡算法的四个策略，这些策略能有效地实现了服务器负载均衡。
参 考 文 献
[1] BINU A，KUMAR G S.Virtualization techniques：a methodical review of Xen and KVM[C]//Proc of the 1st International Conference on Advances in Computing and Communications.Berlin：Springer-Verlag，2011：399-410.
[2]章文高.Linux服务器集群系统（二）-LVS集群的体系结构.http：//www.linuxvirtualserver.org/zh/IvsZ.html.
[3] ZHANG Xiao-tao，DONG Yao-zu.Optimizing Xen VMM based on Intel virtualization technology[C]//Proc of International Conference on Internet Computing in Science and Engineering.Washington DC：IEEE Computer Society，2008：367-374.
【关键字】 虚拟化 虚拟机 负载均衡 弹性
一、引言
服务器负载均衡就是指按照一定的分配策略，将任务平均分给集群内部的各个节点进行处理，当系统的负载出现不平衡时，还能将重载节点上的任务转移到轻载节点上执行，使得整个集群中所有节点的负载都趋向于平衡，从而缩短作业的平均响应时间和提高系统的资源利用率。
虚拟化是在一台服务器上通过计算资源的物理抽象运行多台虚拟服务器的技术，添加一个管理层面来屏蔽物理设备的复杂性。
以下就针对上述技术，做一个详细的论述。
二、三种虚拟化技术
虚拟机技术[1]最早由IBM于20世纪60年代提出，被定义为硬件设备的软件模拟实现，而国内具有自主知识产权的是Linux Virtual server（LVS） [2]，它是章文篙博士等人开发的Linux服务器集群自由软件项目。
2.1 全虚拟化
利用节点的全虚拟化是一种完全模拟所有硬件设备的虚拟化模式。在全虚拟化下，虚机监视器（VMM） [3]可以模拟和真实硬件完全相同的硬件环境，为每个虚拟机提包括虚拟BI0S、虚拟设备和虚拟内存管理等都需要完整硬件支持的服务。
这个程不需要硬件或操作系统的协助，因而不需要修改Guest 0S的内核，Guest完全感知不到是否发生了虚拟化。VMM翻译核心指令来替换不能虚拟化的指令，通过翻译后的指令去直接访问虚拟硬件，用软件的方式消除X86架构的缺陷，得大多数操作系统都可以以全虚拟化模式运行。
2.2 半虚拟化
半虚拟化又叫做操作系统协助虚拟化，在半虚拟化下，VMM需要在操作系的协助下才能完成对特权指令进行虚拟化，因而需要对Guest 0S的内核进行改，以便操作系统能够对有缺陷的指令进行替换。在这种情况下，Guest OS道自己运行在虚拟机中。
2.3 硬件虚拟化
硬件虚拟化又可称为硬件辅助虚拟化，是指VMM需要硬件的协助才能完成资源的虚拟。硬件虚拟化开始于Intel和AMD提出的Inte-VT和AMD-V技术，其思想就是通过引入新指令和处理器运行模式，当需要VMM监控和模拟时则进行模式切换，跟软件的虚拟实现方式相比，硬件虚拟化可以很大程度上提高性能。
三、算法策略构成
本文负载均衡算法四个策略构成：
3.1负载衡量策略（Load measurement rule）
用于描述系统中各节点的负载状况的策略，负载均衡决策是根据节点工作负荷以及可用资源等节点状况信息而做出的。
3.2信息策略（Information rule）
决定何时、如何收集负载信息，何时、如何散布负载信息以及如何管理负载信息。
3.3触发策略（Initiation rule）
用于决定何时触发一次负载均衡操作。触发策略可以采用基于阂值的方式也可以采用事件驱动等方式。
3.4负载均衡操作策略（Load balancing operation rule）
还可细分为定位策略（Location rule）：用于决定系统中参与负载均衡操作的节点；分配策略（Distribution rule）：明确去均衡系统中各节点的负载的策略；选择策略（Selection rule）：在负载过重的节点上选择一些任务或资源进行重分配。
四、结束语
本文针对虚拟化技术作了进一步的梳理和细分，提出了载均衡算法的四个策略，这些策略能有效地实现了服务器负载均衡。
参 考 文 献
[1] BINU A，KUMAR G S.Virtualization techniques：a methodical review of Xen and KVM[C]//Proc of the 1st International Conference on Advances in Computing and Communications.Berlin：Springer-Verlag，2011：399-410.
[2]章文高.Linux服务器集群系统（二）-LVS集群的体系结构.http：//www.linuxvirtualserver.org/zh/IvsZ.html.
[3] ZHANG Xiao-tao，DONG Yao-zu.Optimizing Xen VMM based on Intel virtualization technology[C]//Proc of International Conference on Internet Computing in Science and Engineering.Washington DC：IEEE Computer Society，2008：367-374.