چکيدهامروزه فناوري مجازيسازي به دلیل مزایای قابل توجهی مانند بهبود بهره‌وری منابع و کاهش مصرف انرژی، ابزاري بسيار مهم در طراحي مراکز داده بزرگ است. با وجود مزاياي فراوان، اين فناوري در بسياري از موارد کارايي مناسبي را از نظر نحوهي زمانبندي ماشينهاي مجازي فراهم نميکند. تداخل انواع بارکاري مربوط به برنامههاي کاربردي باعث ايجاد تغييرات قابل توجه در زمان اجراي برنامههاي کاربردي ميشود. بنابراين به نظر مي‌رسد با محبوب‌تر شدن فناوري مجازيسازي، مسالهي زمانبندي ماشينهاي مجازي متمرکز با در نظر گرفتن تداخل نوع بارکاري آنها امري ضروري است. در اين تحقيق به منظور بررسي ميزان تداخل عملکرد بين ماشينهاي مجازي با بارهاي کاري از نوع شبکه و پردازشي در حال اجرا بر روي ميزبان فيزيکي مشترک، آزمايشهای تجربي متفاوتي انجام شده و بر اساس نتايج حاصل شده، مدل تداخل عملکرد به دست آمده است. در ادامه الگوريتم زمانبندي ماشينهاي مجازي با استفاده از مدل تداخل عملکرد به دست آمده ارايه شده است. الگوريتم پيشنهادي با الهام از الگوريتم کوله‌پشتي صفر و يک، مجموعه‌اي از ماشينهاي مجازي را که کمترين ميزان تداخل عملکرد و حداکثر ميزان بهره‌وری منابع را نسبت به ديگر مجموعه‌هاي موجود داراست را انتخاب کرده و مابقي ماشينها را متوقف مي‌نمايد. اين الگوريتم در دوره‌هاي زماني اجرا شده و اين کار تا زماني که کار تمامي ماشينها به اتمام برسد ادامه خواهد داشت. در انتها، عملکرد الگوريتم پيشنهادي ما با يکي از الگوريتم‌هاي رايج توازن بار مورد مقايسه قرار گرفته است. عملکرد الگوريتم پيشنهادي ما از نظر زمان پاسخگويي در حدود 7 درصد بهتر عمل می‌کند. فهرست مطالبفصل اول1مقدمه و کليات تحقيق11-1 مقدمه21-2 اهداف تحقيق21-3 توجيه ضرورت انجام طرح31-4 فرضيات مسأله41-5 يافته‌ها و نتايج تحقيق41-6 ساختار کلي پايان نامه5فصل دوم6ادبيات و پيشينه تحقيق62-1 مقدمه72-2 مجازيسازي72-3 پردازش ابري263-1 تداخل کارايي333-2 تحقيقات مرتبط33فصل چهارم38طرح مسأله384-1 تداخل عملکرد394-2 دلايل بروز تداخل عملکرد394-3 سنجش تداخل414-4 الگوريتم زمانبنديIAS45فصل پنجم49يافته‌هاي تحقيق495-1 ترکيب بارهاي کاري از نوع پردازنده و شبکه505-2 ترکيب بارهاي کاري از نوع شبکه515-3 ارزيابي52فصل ششم58نتيجه گيري و کارهاي آتي586-1 نتيجه گيري596-1 کارهاي آتي60 فهرست جداولجدول 5-1 تاثير تعداد ماشين مجازي بر ميزان تداخل عملکرد 51فصل اولمقدمه و کليات تحقيقدر اين فصل به طور کلي به بيان فناوري مجازيسازي مي‌پردازيم. سپس با طرح سوال اصلي و بيان اهداف تحقيق، ضرورت انجام آن را مورد بررسي قرار خواهيم داد. پس از آن فرضيات تحقيق را مطرح خواهيم کرد. در پايان نيز ساختار کلي تحقيق را عنوان خواهيم نمود.1-1 مقدمهمجازيسازي يکي از تکنيک‌هاي پايه در معماري مراکز است که به خصوص در سالهاي اخير به طور چشمگيري در راه‌اندازي خدمات الکترونيک به کار مي‌رود. اين فناوري با ايجاد ماشينهاي مجازي بر روي يک سخت‌افزار، امکان استفادهي بهينه از سخت‌افزار و سهولت در نگهداري را فراهم نموده و راندمان و دسترسپذيري منابع را به طور قابل توجهي بالا مي‌برد. با اين وجود تمامي مزاياي اين فناوري، استفادهي بهينه از امکانات آن امري ضروري در جهت حفظ کارايي سيستم خواهد بود.1-2 اهداف تحقيقجداسازي يکي از مهمترين امتيازات فناوري مجازيسازي به شمار مي‌آيد. يکي از مهمترين جنبه‌هاي جداسازي، جداسازي کارايي[1] است، به اين معنا که عملکرد ماشينهاي مجازي بر روي يک بستر فيزيکي مشترک، نبايد بر روي کارايي ديگر ماشينهاي مجازي در حال اجرا تاثيرگذار باشد و هر ماشين مجازي به طور کاملا مستقل از ديگر ماشينهاي در حال اجرا بر روي ميزبان مشابه عمل نمايد. مجازيسازي امکان اجراي برنامههاي متنوع در محيط‌هاي مجزا را از طريق ايجاد چندين ماشين مجازي بر روي بسترهاي سخت‌افزاري ايجاد می‌کند. در مجازيسازي، اشتراک منابع بين ماشينهاي مجازي از طريق ناظر ماشين مجازي انجام ميگيرد. اگرچه ناظرها قادر به تسهيم منابع و اختصاص هر يک از سهمها به ماشينهاي مجازي هستند اما تحقيقات نشان می‌دهد که برنامههاي کاربردي که بر روي ماشينهاي مجازي در حال اجرا هستند بر نحوه عملکرد برنامههاي کاربردي در حال اجرا بر روي ماشينهاي همسايه تاثير خواهند داشت. در واقع ميزان تداخل[2]، وابسته به درجه رقابت همزمان برنامههاي در حال اجرا براي کسب منابع اشتراکي است. در عمل به دليل مشترک بودن منابع فيزيکي، رفتار هر يک از ماشينهاي مجازي بر نحوه عملکرد ديگر ماشينهاي مجازي در حال اجرا اثر خواهد گذاشت و تداخل انواع بارکاري[3] مربوط به برنامههاي کاربردي باعث ايجاد تغييرات قابل توجه در کارايي برنامههاي کاربردي ميشود. بنابراين اهدافي که اين تحقيق دنبال می‌کند عبارتند از:- بررسي وجود تداخل کارايي و تاثير بارهاي کاري متفاوت بر نحوه عملکرد ماشينهاي مجازي ترکيب شده بر روي ميزبان مشترک- ارايه مدلي از تداخل کارايي براي اندازه‌گيري تداخل- ارايه الگوريتم زمانبندي ماشينهاي مجازي بر روي ماشين فيزيکي مشابه با استفاده از مدل ارايه شده به منظور افزايش کارايي ماشينهاي مجازي.1-3 توجيه ضرورت انجام طرحدر چند سال اخير، فناوري مجازيسازي به دليل مزيت‌هاي فراوان آن مانند استفادهي بهينه از منابع، دسترسپذيري بالا و جداسازي محيط‌هاي اجرايي مورد توجه ويژه‌اي قرار گرفته است. با وجود اين مزايا، اين فناوري در بسياري از موارد کارايي مناسبي را از نظر کارايي ترکيب و نحوهي زمانبندي ماشينهاي مجازي فراهم نميکند. به اين معنا که کارايي برنامههاي کاربردي در محيط‌هاي مجازي نسبت به کارايي برنامه‌کاربردي زمان اجرا بر روي يک ماشين فيزيکي راضي کننده نيست. ناظر ماشين مجازي، وظيفهي تخصيص منابع فيزيکي به ماشينهاي مجازي را بر عهده دارد. به دليل مشترک بودن منابع فيزيکي و سربار ناشي از اين اشتراک، رفتار هر يک از ماشينهاي مجازي بر نحوه عملکرد ديگر ماشينهاي مجازي در حال اجرا اثر خواهد گذاشت و تداخل انواع بارکاري مربوط به برنامههاي کاربردي باعث ايجاد تغييرات قابل توجه در زمان اجراي برنامههاي کاربردي ميشود. بنابراين به نظر مي‌رسد با محبوب‌تر شدن فناوري مجازيسازي، مسالهي زمانبندي ماشينهاي مجازي متمرکز با در نظر گرفتن تداخل نوع بارکاري آنها امري ضروري است.1-4 فرضيات مسألهمسألهي ارايه شده در اين پايان‌نامه بر اساس مفروضات زير است:- تمامي برنامههاي کاربردي در درون تعدادي ماشين مجازي اجرا خواهند شد.- در هر ماشين مجازي تنها يک برنامه کاربردي اجرا ميشود. اين برنامه کاربردي هيچ دانشي از محيط مجازي زيرين خود ندارد.- فناوري مجازيسازي استفاده شده در اين پايان‌نامه KVM [16][4] بوده و تمامي ماشينهاي مجازي از نسخه لينوکس Ubuntu نگارش 11.4 استفاده مي‌کنند.