题目：面向虚拟计算环境的负载均衡系统研究与实现

近年来虚拟化应用不断发展，虚拟机技术可以为应用提供很好的隔离运行环境，解决单机资源共享的问题。但是由于应用程序的信息不确定性以及宿主机处理能力的差异性，当系统运行一段时间后，某些结点分配的任务还很多，而另一些结点却是空闲的，导致系统资源不能充分利用，造成资源浪费。因此，如何在网络中协调不同宿主机的负载，维持高效的资源使用率，是虚拟计算环境中一个关键问题。虚拟机资源调度及负载均衡技术提供了一个努力的方向，但现有技术很少关注负载均衡调度算法的性能，仅是迁移虚拟机到一个符合资源需求的宿主机上；而传统的负载均衡技术由于基于进程迁移，与虚拟机迁移相比迁移粒度小，迁移开销也小，所以不适用于虚拟计算环境中。如何在宿主机的角度，减少迁移开销，准确判断虚拟机迁移时机以及设计性能良好的负载均衡调度算法达到系统资源负载均衡，是基于虚拟机资源的负载均衡的关键技术之一。本文着重对这些关键技术进行研究，提出了有效的解决方案，设计并实现了一个基于虚拟机资源的负载均衡系统。论文工作根据负载均衡的组成策略展开，主要内容包括：1信息策略：为了减少信息收集过程中的通信开销以及解决单节点瓶颈问题，本系统采用分布式的按需驱动的信息服务策略，在有负载均衡需求时发送负载请求报文，为负载均衡调度提供信息服务。2迁移策略：针对虚拟机资源迁移粒度大，动态性强等特点，本文通过实时检测系统的运行状态，判断是否超出系统迁移阈值的指标，满足条件后预测本地节点未来的负载趋势，从而最及时、准确的定位迁移时机，发出迁移请求，最大程度的避免瞬时的负载峰值导致的虚拟机迁移，减少了不必要的迁移开销。3选择策略：根据Xen虚拟机在线迁移机制，在物理主机提出迁移请求后，物理主机根据当前运行的虚拟机的实时状态，同时兼顾虚拟机对资源的需求以及需要迁移的数据量来动态地选取迁移对象，使得传输的数据量尽可能最少，减少了迁移开销。4目标策略：在宿主机触发迁移后，本系统采用加权概率转发的方式进行迁移目标节点的选择，一定程度上解决了传统的负载均衡技术中由于各资源节点独立进行负载均衡调度决策而产生的群聚冲突问题，增加了系统的稳定性。针对以上工作设计了四个实验场景，对系统的功能有效性以及负载均衡调度算法性能两个方面进行了验证。实验结果表明，系统的均衡功能和虚拟机选择功能是有效的，并且在虚拟机迁移触发性能方面，本文的方法比传统的基于阈值的方法性能平均改善了50%；而负载均衡调度算法与最小负载调度算法相比，有更好的均衡效果。加权概率转发算法使得系统负载的不均衡度更小。