云主机监控服务在铁路业务系统云迁移中的研究

作     者：闻彩丽 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋文怡

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：铁路私有云平台 主机监控 资源调度 粒子群算法 动态迁移 

摘      要：随着云计算技术在铁路信息化建设中的应用,将铁路相关业务迁移到云上已经成为了一种趋势,然而这对面向铁路的私有云平台提出了更大的挑战。为了使铁路业务能在云上正常的对外提供服务,首先需要保证平台中底层基础设施—云主机的稳定运行。目前,由于云平台中主机设备繁多、维护和管理困难,当主机出现异常时,不能及时的对问题进行定位和处理,并且由于资源分配的不合理,造成了主机间的负载失衡和主机上的资源浪费。针对以上情况,本文对铁路私有云平台中的主机监控和资源调度展开了研究,具体内容如下:在主机监控方面,本文基于Zabbix开源软件提出了监控系统的分布式架构设计,该架构可以实现系统的水平扩展。针对铁路的“多云环境,基于Docker和Ansible技术提出了监控系统的自动化部署方式,该方式可以自动的在多个主机上将监控服务部署起来。同时通过对Zabbix进行二次开发,增加了对主机上容器服务的监控。实验结果表明,采用自动化的部署方式提高了监控系统的部署和启动效率,并且启动后的监控系统可以获取到主机上容器服务的状态信息和资源使用数据信息。在资源调度方面,本文针对虚拟机分配的优化问题,提出了带有交叉算子的粒子群算法,通过该算法来寻找虚拟机到物理机的最佳映射方案,并对分配问题的优化目标进行了建模,提出了资源浪费模型和负载均衡模型,用来作为衡量虚拟机放置方案优劣的主要依据。实验结果表明,新提出算法找到的解更接近分配问题的最优解,同时还有利于主机上的资源利用和主机间的负载均衡。最后,本文结合以上实现的监控系统和分配算法提出了虚拟机的动态迁移机制,该机制通过监控服务和多重阈值的方法实现了对过载和欠载主机的检测。针对过载主机上迁出虚拟机的选择,指出了三种迁移机制,即为:最小利用率策略、最大利用率策略和CPU内存比值策略,并通过新建的迁移能耗模型,实现了对迁移机制的选择。关于迁出虚拟机的分配,采用了新提出的算法。实现结果表明,该动态机制可以平衡主机间的负载和降低迁移能耗。