挑战3-management-252802012资料

1、挑战(tio zhn)3：系统管理共二十七页软件操作环境需要灵活配置 计算系统(xtng)面临的三个典型挑战2022/7/272挑战(tio zhn)2: 系统管理共二十七页资源使用环境需要动态配置(pizh)、高效迁移、按需聚合2022/7/273挑战(tio zhn)2: 系统管理共二十七页在异构机器间HP服务器IBM服务器硬件任务执行(zhxng)环境需要安全隔离2022/7/274挑战(tio zhn)2: 系统管理共二十七页 虚拟化技术：新型(xnxng)计算模式将底层物理设备与上层操作系统分离的一种(y zhn)去耦合技术解决计算系统所面临的挑战的有效途径实现IT资源利用效率和灵活

2、性的最大化计算设施所需的基础技术2022/7/275挑战2: 系统管理共二十七页 信息资源 信息资源 信息资源建立协同普适的操作环境，方便用户提交个性化任务需求按照应用的需要，动态构建安全可信的任务执行(zhxng)环境高效透明地执行用户任务，反馈可视化的任务执行结果隔离硬件与上层操作系统以及软件硬件硬件 虚拟化计算系统(xtng)的概貌2022/7/276挑战2: 系统管理共二十七页虚拟机管理器VMMVM OS应用系统VM OSVM OS应用系统应用系统单计算(j sun)系统虚拟化VMMVMMVMMVM OS应用(yngyng)系统应用系统应用系统多计算系统虚拟化操作系统应用程序传统计算系

3、统计算模式虚拟化计算系统计算模式虚拟化计算系统的体系结构2022/7/277挑战2: 系统管理共二十七页虚拟化技术的行业(hngy)应用先进制造生物计算虚拟化技术支持下的高效能计算机信息服务业军事仿真2022/7/278挑战(tio zhn)2: 系统管理共二十七页虚拟化技术(jsh)是产业发展趋势国际著名科技咨询机构Gartner ：2006和2007连续两年公布的Gartner技术发展趋势报告中，计算系统虚拟化技术都成为十大关键IT技术之首InfoWorld组织预测：2006年值得期待的十一项创新之三：虚拟化的广泛采用IDC预测：虚拟化技术的市场需求正在(zhngzi)以50%的速度增长；

4、典型代表VMware公司的市值更是在2006年超过了220亿美元 2022/7/279挑战2: 系统管理共二十七页工业界研究(ynji)现状IBM：最早的操作系统级别的虚拟机技术，如370虚拟机技术Intel：推出了VT虚拟化技术，包括对指令集虚拟化的支持VT-x和VT-i技术，还包括对I/O设备虚拟化支持的VT-d技术VMWare：VMWare采用全虚拟化路线，将传统的直接执行和快速的动态二进制翻译技术结合(jih)起来，二进制翻译器运行不能虚拟化的特权模一大批使用、研究虚拟化技术的公司，如AMD、EMC、Novell、Microsoft以及Redhat，都加入到了虚拟计算系统各个层面的研究

5、中来管理应用操作系统CPUI/O 子系统网络存储服务器 硬件2022/7/2710挑战2: 系统管理共二十七页虚拟化技术(jsh)是学术界的热点剑桥大学：Xen采取部分虚拟化的策略，运行在Xen上的客户操作系统（Guest OS）表现出接近直接运行在裸机上的性能 Stanford：Cellular Disco项目在一个NUMA主机上虚拟若干个SMP系统，对虚拟CPU采用“gang-scheduling”调度策略； Collective项目实现了容器化的虚拟隔离服务；VMWare项目的原创(yun chun)工作来自于斯坦福大学华盛顿大学：Denali项目专注于提供网络服务所需的虚拟机 CMU：

6、Internet Suspend/Resume（ISR技术），运行环境挂起、重构的虚拟化环境MIT：Exokernel操作系统：让应用程序自身构建所需的操作系统，底层核心仅提供隔离和复用的功能2022/7/2711挑战2: 系统管理共二十七页体系结构的紧耦合特征(tzhng)资源环境(hunjng)的复杂性特征 使用环境的复杂性特征 尚未解决的基础科学问题计算系统的资源规模不断扩展、处理能力快速增强，现有计算系统拥有如下特性：资源种类日益丰富、应用需求灵活多样，现有计算系统面临着如下新需求：资源使用的多粒度需求 任务执行的高效透明需求 应用的个性化需求 1、如何解决计算系统体系结构的紧耦合特性

7、 与多粒度资源使用需求之间的矛盾 2、如何计算系统资源环境的复杂性特征 和任务执行的高效透明需求之间的矛盾 3、如何解决计算系统使用环境的复杂性特征 与应用的个性化需求之间的矛盾 2022/7/2712挑战2: 系统管理共二十七页 解决(jiju)方法协同普适动态构建高效透明计算系统使用环境的复杂性特征与应用的个性化需求之间的矛盾 计算系统体系结构的紧耦合特性与多粒度资源使用需求之间的矛盾 计算系统资源环境的复杂性特征和任务执行的高效透明需求之间的矛盾 从用户使用环境的角度，建立可移植、可重构、按需定制的可视化用户使用环境和程序执行(zhxng)的自动配置环境，以适应软硬件环境和任务需求的变化

8、，协调分布呈现的计算资源，建立任务执行(zhxng)的协同计算环境 从系统结构的角度，按照应用任务的需求，将资源进行共享和动态划分，动态建立起基于多核的虚拟计算机或者基于分布式计算资源的虚拟计算环境 从计算资源组织和管理的角度，屏蔽异构的硬件设备、复杂的软件环境以及计算资源的广泛分布特性，以使计算系统保持高效率、透明化的运转方式 操作环境协同普适执行环境动态构建异构资源透明使用2022/7/2713挑战2: 系统管理共二十七页基于(jy)虚拟机的集群管理2022/7/27挑战(tio zhn)2: 系统管理14共二十七页挑战 3: 集群系统(xtng)的管理集群系统被不同的用户与机构所共享用户

9、希望在高性能的集群系统中运行(ynxng)应用程序，对系统的软件环境有不同的要求Linux kernel 2.6, 2.4Windows当前通用的分布式调度方法对于用户不够友好开发人员希望使用最新的操作系统与编程环境研究人员希望部署不同的运行环境152022/7/27挑战3: 系统管理共二十七页开发人员与研究人员的灵活(ln hu)需求希望系统做到希望灵活使用定制的系统与新型软件(甚至是不成熟的软件与系统)不同运行时系统的快速部署能够方便地访问到集群中的各种计算资源系统避免：不时进行系统重装，在新旧系统间进行切换用户之间相互(xingh)干扰对于用户和管理原来说，集群的管理和使用是一个亟待解决

10、的问题162022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页基于虚拟机的解决(jiju)方法基于虚拟机的高性能计算集群管理与调度方法能够为不同的用户方便地提供不同的环境虚拟集群的界面单个虚拟机的操作界面: create, start, suspend, resume, stop, delete虚拟集群的操作界面: create, start, suspend, resume, stop, delete需要解决的问题虚拟机带来的开销问题众多(zhngdu)虚拟机镜像的有效存储172022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页虚拟(xn)集群虚拟(xn)机库VMMVMMVMMWindowsDirect

11、XMPI.NETDirectXMPI.NETDirectXMPI.NETDirectXMPI182022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页虚拟(xn)集群虚拟(xn)机库VMMVMMVMMWindowsDirectXMPI.NETDirectXMPI.NETDirectXMPI.NETDirectXMPIRedhat LinuxMySQLApachePHPMySQLApachePHPMySQLApachePHPMySQLApache192022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页虚拟集群的用户(yngh)视图虚拟机存储(cn ch)库集群环境保存与部署控制信息用户的操作界面202022/

12、7/27挑战2: 系统管理共二十七页基于(jy)浏览器的虚拟集群操作界面浏览器界面(jimin)资源管理管理员界面212022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页基于(jy)浏览器的虚拟集群操作界面用户界面(yn h ji min)虚拟集群的操作访问虚拟节点222022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页虚拟(xn)集群的优势方便使用设置定制的环境对虚拟集群的节点具有全部操作权限易于管理动态配置配置方便用户之间互不影响快速(kui s)部署使用虚拟机镜像进行快速部署应用的开发与运行环境一致，运行环境更加可靠232022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页尚需解决(jiju)的问题与相关方

13、案虚拟机带来的性能损失CPU: 现有的CPU虚拟化基本没有额外开销网络: 可以采用协议卸载引擎，例如InfiniBand或者半虚拟化的方法，以及硬件支持(zhch)的IO操作磁盘 IO: 使用专用的磁盘卷来替代文件，使用iSCSI协议或者硬件支持的虚拟化IO操作大量虚拟镜像的存储使用CAS方式进行冗余删除对虚拟机内部的文件系统进行分析，进一步提高删冗效率还需要进一步的研究242022/7/27挑战2: 系统管理共二十七页总结(zngji)虚拟化为大规模系统的管理提供了一个(y )灵活的解决方案2022/7/27挑战2: 系统管理25共二十七页谢谢(xi xie)！共二十七页内容摘要挑战3：系统管理。2022/2/27。资源使用环境需要动态配置、高效迁移、按需聚合。解决计算系统所面临的挑战的有效途径。按照应用的需要，动态构建安全可信的任务执行环境。高效透明地执行用户任务，反馈可视化的任务执行结果