تحسين الزمن الكلي للهجرة الحية في مراكز البيانات الافتراضية

الملخص

تعتبر الهجرة الحيَة (live migration) من أهم السمات التي تقدمها البيئات الإفتراضية ، وتعرَف على أنها نقل الآلة الإفتراضية من مخدم فيزيائي الى مخدم اخر دون انقطاع لخدمة التطبيقات التي تعمل عليها.تعتبر خوارزمية النسخ المسبق (pre-copy ) من أهم الخوارزميات التي تنفذ الهجرة الحية ،حيث يعتمد مبدأ عمل هذه الخوارزمية على النقل المتكرر لصفحات الذاكرة المتغيرة ( dirty page ) أثناء تطبيق الهجرة الحية بين المصدر و الهدف، بحيث يتوقف التكرار عند عتبة معينة . إن التغير الكبير في صفحات الذاكرة سوف يزيد من عدد الصفحات المرسلة عبر الشبكة مما يزيد من حجم الذاكرة الكلي المنقول، وبالتالي سيزداد معدل استهلاك الشبكة و الزمن الكلي للهجرة و زمن التوقف ، وهي المعايير الأساسية لتقييم الأداء أثناء تنفيذ الهجرة الحية.

لذلك كان الغرض من هذا البحث تحسين الزمن الكلي للهجرة و تحسين انتاجية الشبكة (throughput ) من خلال دراسة تأثير تغير نمط البيئة الإفتراضية على الهجرة الحية انطلاقا من أن مدير الالة الإفتراضية hypervisor) )هو المسؤول الرئيسي عن عملية تنفيذ الهجرة الحية و إدارة و تخصيص الموارد و طرق الاتصال بين الالة الإفتراضية و الموارد المادية للعتاد الصلب , حيث قدمنا نموذج عمل يكون فيه ال  hypervisor من نمط  البيئة الإفتراضية الجزئي مع خوارزمية النسخ المسبق لتحسين الزمن الكلي للهجرة الحية في مراكز البيانات الإفتراضية ، ومقارنة النتائج مع النموذج الأساسي المتبع ، وهو تنفيذ خوارزمية النسخ المسبق مع نمط البيئة الإفتراضية الكامل .

قمنا بتطبيق النموذجين باستخدام نظام التشغيل Centos 7 و hypervisor  من نوع XEN و لتحليل النتائج استخدمنا محلل الأداء  NMON .أظهرت النتائج أن النموذج المقترح قد حسن من الزمن الكلي للهجرة الحية كما حسن من معدل استهلاك الشبكة ,ولكن لاحظنا زيادة في معدل استهلاك المعالج.

Live migration is one of the most important features offered by virtual environments. It is defined as the transfer of the virtual machine from one physical server to another server without interrupting the service of the applications on which it operates. The pre-copy algorithm is one of the most important algorithms that implement migration Where the principle of this algorithm depends on the repeated transfer of the dirty page during the live migration between the source and the target, so that the frequency stops at a certain threshold. The large change in the memory pages will increase the number of pages sent over the network, increasing the total amount of transmitted memory, thus increasing the network consumption rate, total migration time

and downtime, which are the basic criteria for evaluating performance during the

implementation of live migration .

Therefore, the purpose of this research was to improve the total migration time and average network consumption by examining the effect of changing the pattern of the virtualization on live migration, since the virtual hypervisor is responsible for the implementation of live migration, resource management, Between the virtual machine and the physical resources of the hardware. presented a model in which the hypervisor of the paravirtualization environment with the pre-copying algorithm to improve the  total time of live migration in the virtual data centers and compare the results with the

basic model followed, the implementation of the pre-copy algorithm with the

fullvirtualization environment pattern.

We applied the two models using the Centos  operating system and the XEN hypervisor. To analyze the results we used the NMON performance analyzer. The results showed that the proposed model improved the total migration time and improved network consumption, but we noticed an increase in CPU consumption.