一種面向虛擬化云計算平臺的內存優化技術

摘要：將云計算平臺中融入現代虛擬化技術，能夠有效提升平臺資源的使用效率，促進云服務質量發展，降低用戶總成本。然而，傳統虛擬化技術受物理服務器制約嚴重。本文針對這一問題，提出一種面向虛擬化云計算平臺的內存優化技術。

關鍵詞：虛擬化;云計算平臺;存優化技術

引言

將虛擬化技術應用到云計算平臺中具有以下幾方面優勢：更加精細化的資源分享、實現安全隔離、大幅提高穩定性和可靠性。但是應用虛擬化技術構建云數據資源中心具有以下兩方面挑戰：第一，怎樣打破物理服務器邊界實現資源優化;第二，怎樣靈活識別空閑資源，找出更多的流動空間。

一、建立雙層地址空間

為充分利用分布于平臺不同物理服務器的閑置內存，結合分布型平臺基本特點，文章引進一個由雙層地址映射組成的分布型內存庫，雙層地址空間的科學建立不僅具備較強的可靠性，同時具有較高效率，具體空間結構示意圖如圖二所示。

二、全局拓展地址空間

用于管理全部被虛擬機器監控設備所應用的外部內存空間資源，主要由地址和服務器賬號來體現其地址的基本組成。各個遠程服務器能夠蘊含不同的地址段，繼而依照閑置內存變化情況實時對可共享地址空間進行調整。為實現對空間推出的支持，地址映射以數據同步的手段實現數據遷移，確保數據的高質量和高效率。在外部服務器閑置內存方面，利用地址映射構件呈現到邏輯拓展空間中，利用數個服務器空間的方式完成數據沉余儲存。

系統建立以下接口實現全面拓展地址空間：

（一）addry_Gsm-add-speca（_id- server， addr-start_，size）。增加一個外部內存到全面拓展地址空間，折返此內存位于地址空間當中的原本地址。

（二）addry_Gsm-del-speca（_id- server，addr-start_，size）。刪減一段全面地址空間。

（三）addry_Gsm-speca-maps（addr-satar，size）。返回邏輯拓展地址當中光的原本地址。

三、邏輯拓展地址空間

處于虛擬機器監控設備當中，其組成包括一個由“0”開始的地址空間以及唯一標識符號組成，利用標識符和地址實現空間地址查找，并利用映射構件翻譯功能確立需要訪問的外部頁面。邏輯拓展地址空間的回收以及申請，均需要由虛擬機器監控設備予以有效控制，繼而能夠提供靈活性更高的空間應用形式。例如，我們不僅可以用于RAM，還能用作Swap。

四、地址映射構件

該構件的關鍵功能在于提供全面拓展地址空間，與邏輯拓展空間二者之間的映射，利用協調穩定映射關系的方式，實現外部內存抽象。地址映射構件能夠對兩種基本數據信息的操作起到支持作用，即數據的同步和儲存提取。在這兩種支持當中，數據的儲存與提取是遠程操作的基礎內容，完成最基本的數據輸入和讀取。在數據同步支持方面，它是外部內存服務推出功能的提供者。

（一）高質量、高穩定外部內存訪問建立

在外部內存系統設計方面，主要應考慮兩個層面：其一，盡可能減小訪問延遲現象的發生，提升訪問效率;其二，針對分布型系統的穩定性、有效性問題，需要提供高穩定性，以內存為基礎的儲存服務。

本文綜合以上兩個層面需求，利用全面拓展地址直至邏輯拓展空間的方式，實現多個對一個的高水平映射原理，以及效率為先的訪問儲存協議，最終達到提升可靠性和質量的目標。具體映射過程和訪問過程實現思路如圖二所展示。

（二）閑置內存透明回收

不包括虛擬機器共享內存以及沒被分配的內存，因為數據訪問形式制約，虛擬機器內部仍然存在一部分具備使用權限，但訪問水平相當低的空間。為盡可能的提升空間共享水平，文章采用對虛擬機器透明閑置頁面進行高效回收的方法;為達到頁面透明回收目的，文章拓展XEN虛擬機器中光的監控設備，實現動態偷取實時性系統。

XEN拓展主要包含以下幾個模塊：其一，邏輯拓展空間管理，該部分主要負責邏輯拓展空間的管理工作，同時對外部提供接口服務，其中包括刪除、申請等一系列操作;其二，交換引擎，這是閑置頁面回收的關鍵組成，利用頁面訪問找出閑置頁面，一經確定便立即利用交換引擎進行外部內存、頁表更新;其三，異常模擬，能夠有效支持閑置頁面回收，如果虛擬設備訪問頁面被二次裝載到內存中，異常模擬便會立刻恢復虛擬設備到訪問換出以前的情況，并即可落實執行。其四，全面拓展空間管理，此部分負責對全面拓展空間的管理工作，提供外部閑置空間的同步、映射以及注冊等，利用邏輯空間到全面空間的一個對多個映射，能夠完成數據信息冗余備份，進一步提升系統的穩定性。

結語

綜上所述，將云計算平臺中融入現代虛擬化技術，能夠大幅提升資源整合能力，對于資源的利用率、提升云服務質量等具有極高的價值。然而，傳統虛擬化技術難以打破物理服務器限制，為解決這一問題，本文提出了一種全面化的內存優化思路，利用雙層地址映射機制，實現邊界內存抽象;為兼顧質量、效率以及穩定性，本文利用釋放閑置內存以及應用外部內存的方式予以實現。

參考文獻：

[1]葉可江，吳朝暉，姜曉紅，何欽銘. 虛擬化云計算平臺的能耗管理[J]. 計算機學報，2012，35（06）：1262-1285.

[2]王佳雋，呂智慧，吳杰，鐘亦平. 云計算技術發展分析及其應用探討[J]. 計算機工程與設計，2010，31 （20）： 4404-4409.

[3]張培晶，冉春風，顧益軍. 高校數據中心云計算平臺安全研究[J]. 中國人民公安大學學報（自然科學版），2015，21（03）：44-51.

作者簡介：司威（1978.10-），男，漢族，甘肅金塔人，青海廣播電視大學，雙本科，實驗師，長期從事計算機科學技術研究。