Xen 가상화 환경에서의 가상머신 스케줄링 지연을 고려한 CPU 자원 할당 기법
CPU Provision Scheme considering Virtual Machine Scheduling Delay in Xen Virtualized Environment
- 주제(키워드) 서버가상화 , 자원관리 , 성능모델
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 박성용
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000044835
- 본문언어 한국어
초록/요약
최근 데이터센터에서는 공간 및 비용 절약을 위한 가상화 기반구조의 사용이 증가하고 있다. 가상화 기술은 비용 절감뿐만 아니라 가상머신 단위의 자원 할당, 마이그레이션 기능 등 서버 관리의 편의 또한 제공한다. 그러나 관리 기능상의 이점과 별개로 QoS를 위한 자원 관리 문제는 가상화 데이터센터에서도 여전히 존재한다. 수천 대의 서버를 운영하는 데이터센터에서는 수동으로 QoS를 감시하고 자원을 할당하는 것이 거의 불가능하기 때문에 자동화된 자원 관리 시스템을 사용한다. 가상화 환경의 오토노믹 자원 관리 시스템인 샌드파이퍼는, 가상머신의 자원 사용률 정보와 가상머신에서 운영하는 어플리케이션 성능 정보를 분석하여 QoS를 위한 자원 관리를 수행한다. 어플리케이션의 성능은 기존 비가상화 데이터센터 환경에서 사용해 온 ‘요청 도착 시간의 확률분포/ 서비스 시간의 확률 분포/ 서버의 수’ 분류 방식의 큐잉 모델을 기반으로 분석된다. 그러나 실제 요청이 처리되는 하드웨어 자원을 다른 가상머신의 어플리케이션과 공유하는 가상화 환경에서는, 가상머신 스케줄링 지연이 각 가상머신의 요청 도착 시간과 요청 서비스 시간에 영향을 미친다. QoS는 서비스가 운영되는 서버의 기반구조를 고려하여야 한다는 관점에서 보면, 기존 큐잉 모델을 사용한 성능 분석에 기반을 둔 자원 관리 방법은 문제를 갖고 있다. 본 논문에서는 Xen 가상화 환경에서의 가상머신 스케줄링 지연을 고려하여 가상머신에서 운영하는 어플리케이션의 성능을 추정한다. 그리고 제안한 추정 방법에 기반을 둔 CPU 자원 할당 기법이 기존 샌드파이퍼의 방법보다 QoS 만족도를 높여줄 수 있음을 확인한다.
more초록/요약
Consolidated data centers by virtualization have the benefits of saving costs and convenient management. Despite of those benefits, the virtualized data centers still have the issues of resource management for QoS. Especially, data centers needs automated management system because they maintain an amount of servers. Sandpiper, the research about an automated management system, utilizes queuing theory to analyze the application's performance. Queuing models represented by a notation of ‘arrival rate distribution/ service time distribution/ the number of servers' are appropriate to analyze the server application's behavior in the non-virtualized environments. However, in a virtualized server environments, virtual machine scheduling affects inter-arrival times of requests and their service times. Therefore, the performance approximation method considering virtual machines' scheduling delay is introduced in this thesis. Also, CPU allocation scheme based on the new approximation method is suggested and compared with the scheme in Sandpiper.
more목차
제1장 서론 = 1
1.1 연구의 배경 및 필요성 = 1
1.2 연구 방법 = 5
1.3 논문의 구성 = 6
제2장 관련 연구 = 7
2.1 가상화 환경에서의 자원 관리 기법 = 7
2.1.1 SLA의 요구사항을 시스템 자원 요구량으로 전환하는 기법 = 7
2.1.2 그레이박스 접근법을 사용한 오토노믹 마이그레이션 시스템 = 8
2.2 Xen 스케줄러 연구 = 10
2.2.1 Credit 스케줄러 = 10
2.2.2 가상머신의 커뮤니케이션 작업을 고려한 스케줄러 = 12
2.3 기존 연구의 문제점 및 연구의 필요성 = 14
제3장 Xen 가상화 환경에서의 가상머신 스케줄링 지연을 고려한 CPU 자원 할당 기법 = 18
3.1 가상머신 스케줄링 지연을 고려한 성능 추정 방법 = 18
3.1.1 Xen에서의 가상머신 스케줄링 지연 = 18
3.1.2 성능 추정 방법 = 20
3.2 CPU 자원 할당 기법 = 21
3.2.1 할당 시점의 추정 = 22
3.2.2 CPU 우선순위 값 할당 = 24
제4장 성능 평가 = 26
4.1 실험 환경 및 가정 = 26
4.2 가상머신 스케줄링 지연을 고려한 성능 추정 방법의 정확성 = 26
4.3 CPU 자원 할당 기법의 QoS 만족도 = 29
4.4 CPU 자원 할당 기법의 오버헤드 = 34
제5장 결론 및 향후 과제 = 36
참고문헌 = 37
그림목차
[그림 1] 가상화 소프트웨어를 사용한 서버 통합 환경 = 2
[그림 2] 가상화 데이터센터에서의 오토노믹 자원관리 시스템 = 3
[그림 3] 블랙박스 접근법 = 4
[그림 4] 그레이박스 접근법 = 4
[그림 5] 가상머신 스케줄링 지연을 고려한 그레이 박스 접근법 = 5
[그림 6] 성능 요구량의 자원 요구량으로의 전환 기법 = 8
[그림 7] 가상머신 스케줄링에 의한 어플리케이션 지연 = 12
[그림 8] Xen에서의 네트워크 가상화 = 13
[그림 9] 기존 성능 모델에서의 큐잉시스템 구성 = 14
[그림 10] 요청 도착 시간 간격: 서버통합 환경, 단일서버 환경 = 15
[그림 11] 서비스 시간: 가상머신 한 대 운영 = 16
[그림 12] 서비스 시간: 가상머신 두 대 운영 = 16
[그림 13] 우선순위 스케줄링에 의한 요청의 지연 = 19
[그림 14] 제안한 큐잉시스템 구성 = 20
[그림 15] 웹서버 평균 응답시간: 가상머신1 = 27
[그림 16] 웹서버 평균 응답시간: 가상머신2 = 28
[그림 17] 웹서버 평균 응답시간: 가상머신3 = 28
[그림 18] 웹서버 평균 응답시간: 클라이언트 = 30
[그림 19] 웹서버 평균 응답시간: 제안한 CPU 할당 기법 = 32
[그림 20] 웹서버 평균 응답시간: 샌드파이퍼 = 32
[그림 21] 웹서버 평균 응답시간: Domain-0의 영향 = 33
[그림 22] CPU 자원 할당 기법의 오버헤드 비교 = 34
표목차
[표 1] 워크로드 시나리오 1 = 27
[표 2] 워크로드 시나리오 2 = 29
[표 3] 워크로드 시나리오 3 = 31
