Оценка размера рабочего набора виртуальной машины исходя из гостевых показателей производительности (1187411)
Текст из файла
Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Московский физико-технический институт(государственный университет)»Факультет управления и прикладной математикиКафедра теоретической и прикладной информатикиОЦЕНКА РАЗМЕРА РАБОЧЕГО НАБОРА ВИРТУАЛЬНОЙМАШИНЫ ИСХОДЯ ИЗ ГОСТЕВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИВыпускная квалификационная работа(магистерская диссертация)Направление подготовки: 01.09.56 Математические и информационныетехнологииВыполнил:студент 973б группыМаркеева Лариса БорисовнаНаучный руководитель:д.ф.-м.н., профессорТормасов Александр ГеннадьевичНаучный консультант:Мелехова Анна ЛеонидовнаМосква 2015Îãëàâëåíèå1Ââåäåíèå32Îáçîð Ëèòåðàòóðû93Òåîðèÿ163.1Âíóòðåííèå ñîáûòèÿ OS (Events) .
. . . . . . . . . . . . 163.2Àíàëèç âðåìåííûõ ðÿäîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2.1Ëèíåéíàÿ ðåãðåññèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . 223.2.2Ìåòîä íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ (Ordinary LeastSquares) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.2.3Îöåíêà êà÷åñòâà ìîäåëåé . . . .
. . . . . . . . . 273.2.4Ïðîâåðêà ãèïîòåçû î íåçíà÷èìîñòè ðåãðåññèè . . 293.2.5Òåñò Ðàìñåÿ, ïðîâåðêà íàëè÷èÿ ïðîïóùåííûõïåðåìåííûõ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.2.6Ìóëüòèêîëëèíåàíîñòü . . . . . . . . . . . . . . . 313.2.7Ìåòîä ãëàâíûõ êîìïîíåíò (PCA) . . . . . . . . . 333.2.8Íîðìèðîâêà . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 343.2.9Ãîìåñêåäàñòè÷íîñòü è ãåòåðîñêåäàñòè÷íîñòü. . 343.2.10 Àâòîêîððåëÿöèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373.2.11 Ýíäîãåííîñòü è ýêçîãåííîñòü . . . . . . . . . . . 413.2.12 Ìåòîä ìàêñèìàëüíîãî ïðàâäîïîäîáèÿ . . . . . .
423.2.13 Ñòàöèîíàðíîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433.3Àëãîðèòìû êëàñòåðèçàöèè. . . . . . . . . . . . . . . . 463.3.1K-Means . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.3.2DBSCAN3.3.3Èåðàðõè÷åñêàÿ êëàñòåðèçàöèÿ . . . . . . . .
. . 49. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4813.3.445Òåõíè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿÌîäåëü âçàèìîäåéñòâèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544.2Ïðî÷åå ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå . . . . . . . . . . . . . 57Àíàëèç ñâîéñòâ âðåìåííîãî ðÿäà58Ðåãðåññèÿ Performance Counters . . . . . . .
. . . . . . . 585.1.1Àâòîêîððåëÿöèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.2Àâòîðåãðåññèîííàÿ ìîäåëü ñ âíåøíèìè ïåðåìåííûìè . 635.3Ñòàöèîíàðíîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.4Breaks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645.5MLE ðåãðåññèè . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 655.6Âûâîäû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Àëãîðèòìû686.1Îñíîâíàÿ ìîäåëü óïðàâëåíèÿ ïàìÿòüþ . . . . . . . . . . 686.2Ìîäåëü óïðàâëåíèÿ ïàìÿòüþ íà îñíîâå âûäåëåíèÿ ïàòòåðíîâ ïîòðåáëåíèÿ7544.15.16Ìåòðèêè . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 49. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Ýêñïåðèìåíòû767.1Òåñòèðîâàíèå îñíîâíîé ìîäåëè . . . . . . . . . . . . . . 767.2Òåñòèðîâàíèå ìîäåëè íà îñíîâå âûäåëåíèÿ ïàòòåðíîâ . 798Âûâîäû809Çàêëþ÷åíèå81Ëèòåðàòóðà822ÃËÀÂÀ 1ÂâåäåíèåÖåëü äàííîé ìàãèñòåðñêîé äèññåðòàöèè ðàçðàáîòàòü àëãîðèòì,êîòîðûé îöåíèâàåò ðàçìåð ðàáî÷åãî íàáîðà âèðòóàëüíîé ìàøèíû èïðèíèìàåò ðåøåíèå î òîì, ñêîëüêî îïåðàòèâíîé ïàìÿòè ìîæíî èçúÿòü ó êîíêðåòíîé âèðòóàëüíîé ìàøèíû(virtual machine, VM) äëÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ ìåæäó äðóãèìè VM, çàïóùåííûìè íà òîé æå õîñòìàøèíå (host machine).Ïîäðàçóìåâàåòñÿ, ÷òî õîñò-ìàøèíà ìîæåò ÿâëÿòñÿ ÷àñòüþ êëàñòåðà èëè îáëàêà.Îáúÿñíèì íåêîòîðûå èç ïîíÿòèé:Âèðòóàëüíàÿ ìàøèíà(virtual machine, VM, ãîñòü, guest machine)- ïðîãðàììà ýìóëèðóþùàÿ íåêîòîðóþ ñóùåñòâóþùóþ èëè ãèïîòåòè÷åñêóþ àðõèòåêòóðó ÝÂÌ è ñîçäàíà ñ öåëüþ âûïîëíåíèÿ íà íåéïðîãðàìì.
Âèðòóàëüíûå ìàøèíû ïðèìåíÿþòñÿ â ñëó÷àå, êîãäà íåêîòîðàÿ àðõèòåêòóðà íåäîñòóïíà èëè äëÿ îïòèìèçàöèè èñïîëüçîâàíèÿðåñóðñîâ õîñò-ìàøèíû.  Formal requirements for virtualizable thirdgeneration architectures[1] âèðòóàëüíàÿ ìàøèíà îáúÿâëåííà êàê ýôôåêòèâíàÿ, èçîëèðîâàííàÿ êîïèÿ ðåàëüíîé ìàøèíû.Õîñòîâàÿ ìàøèíà(õîñò-ìàøèíà, õîñò, host machine)- ðå-àëüíûé ÝÂÌ íà êîòîðîì çàïóùåíà îäíà èëè íåñêîëüêî âèðòóàëüíûõìàøèí. Ïðåäîñòàâëÿåò ñâîè ôèçè÷åñêèå ðåñóðñû äëÿ èõ íóæä.(ìîíèòîð âèðòóàëüíîé ìàøèíû, ìîíèòîð, hypervisor,virtual machine monitor, VMM) - ïðîãðàììíî-àïïàðàòíûé êîìïëåêñ,Ãèïåðâèçîðêîòîðûé ñîçäàåò è îáåñïå÷èâàåò ðàáîòó âèðòóàëüíîé ìàøèíû íà õîñòîâîé ìàøèíå.3Ðàçìåð ðàáî÷åãî íàáîðà(working set size) - ýòî êîëè÷åñòâî îïå-ðàòèâíîé ïàìÿòè, êîòîðîå íåîáõîäèìî äëÿ âû÷èñëåíèÿ ïîñòàâëåííîé çàäà÷è[2].
Äëÿ âûñîêîíàãðóæåííûõ ñèñòåì, ãäå îøèáêà â ðàñ÷åòå ðàçìåðà ðàáî÷åãî íàáîðà ìîæåò îêàçàòüñÿ î÷åíü äîðîãîé, ðàçìåððàáî÷åãî íàáîðà îáúÿâëåí êàê ðàçìåð ïàìÿòè, êîòîðûé îáåñïå÷èâàåòíåîáõîäèìóþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñèñòåìû.  äàííîé ðàáîòå èñïîëüçóåòñÿ âòîðîå îïðåäåëåíèå ðàçìåðà ðàáî÷åãî íàáîðà.Ìèãðàöèÿ(æèâàÿ ìèãðàöèÿ, migration) - ïåðåíîñ âèðòóàëüíîéìàøèíû ñ îäíîãî ôèçè÷åñêîãî ñåðâåðà(õîñò-ìàøèíû) íà äðóãîé áåçïðåêðàùåíèÿ åãî ðàáîòû.Ïåðåïîäèñêà(oversubscription, overcommitment)- ìåòîäû, êî-òîðûå îáåñïå÷èâàþò âîçìîæíîñòü ñâÿçàòü ñ âèðòóàëüíûìè ìàøèíàìè äàííîãî õîñòà áîëüøå ðåñóðñîâ, ÷åì äîñòóïíî íà õîñò-ìàøèíå[3]. ÷àñòíîñòè íà ðèñóíêå 1.1 ñóììàðíûé îáúåì îïåðàòèâíîé ïàìÿòèâñåõ âèðòóàëüíûõ ìàøèí áîëüøå, ÷åì êîëè÷åñòâî äîñòóïíîé RAMíà õîñò-ìàøèíå.Ñàìûì áåçîïàñíûì ñïîñîáîì ðàñïðåäåëåíèÿ ðåñóðñîâ ÿâëÿåòñÿìåòîä, êîãäà ñ âèðòóàëüíûìè ìàøèíàìè ñâÿçûâàþò òîëüêî ðåñóðñû, êîòîðûå äåéñòâèòåëüíî äîñòóïíû íà õîñò-ìàøèíå.
 òàêîì ñëó÷àå âèðòóàëüíàÿ ìàøèíà âñåãäà áóäåò èìåòü äîñòóï ê âûäåëåííûìäëÿ íåå ðåñóðñàì. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê ïîêàçàííî â [3], âèðòóàëüíûå ìàøèíû â ñðåäíåì èñïîëüçóþò 5-15% âûäåëåííîãî ïðîöåññîðíîãî âðåìåíè. Îñòàëüíîå ïðîöåññîðíîå âðåìÿ ìîæíî ïåðåðàñïðåäåëèòüìåæäó äðóãèìè âèðòóàëüíûìè ìàøèíàìè, çàïóùåííûìè íà äàííîìõîñòå. Îäíàêî, â ñëó÷àå íåîæèäàííîãî óâåëè÷åíèÿ íàãðóçêè íà âèðòóàëüíóþ ìàøèíó ìîæåò ïðîèçîéòè ïîòåðÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè èëèäàæå ìèãðàöèÿ íà äðóãîé õîñò èç-çà íåäîñòàòêà ðåñóðñîâ.4Ðèñ. 1.1: Ñõåìà âèðòóàëèçàöèè.5Ðèñ. 1.2: Ãðàôèê ïîòðåáëåíèÿ ïàìÿòè âèðòóàëüíîé ìàøèíîé.6Òàêèì îáðàçîì, ïåðåïîäïèñêà ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ðåñóðñîâ õîñò-ìàøèíû, ñ äðóãîé ñòîðîíû ïåðåïîäïèñêà ìîæåò ïðèâåñòè ê ïîòåðå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè.Íà ðèñóíêå 1.2 ïðåäñòàâëåí ãðàôèê ïîòðåáëåíèÿ ïàìÿòè âèðòóàëüíîé ìàøèíîé.
Ïî ãîðèçîíòàëè îòëîæåííî âðåìÿ, ïî âåðòèêàëèêîëè÷åñòâî èñïîëüçóåìîé ïàìÿòè â ìåãàáàéòàõ. Ñèíÿÿ ëèíèÿ ïîêàçûâàåò îáúåì ïîòðåáëÿåìîé ïàìÿòè â êàæäûé ìîìåíò âðåìåíè. Êðàñíàÿ ëèíèÿ ïîêàçûâàåò ïîòðåáëåíèå ïàìÿòè â ñðåäíåì çà âñå âðåìÿíàáëþäåíèé. Îðàíæåâàÿ ëèíèÿ äåìîíñòðèðóåò ðàçìåð RAM âèðòóàëüíîé ìàøèíû. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà ïðèìåðíî 2 GB ïàìÿòè íåèñïîëüçîâàëèñü âèðòóàëüíîé ìàøèíîé íà ïðîòÿæåíèè âñåãî íàáëþäåíèÿ.Íåèñïîëüçóåìóþ ïàìÿòü ìîæíî ïåðåðàñïðåäåëèòü ìåæäó äðóãèìè âèðòóàëüíûìè ìàøèíàìè, çàïóùåííûìè íà õîñòå.Çàäà÷à âû÷èñëåíèÿ ðàçìåðà ðàáî÷åãî íàáîðà, êîòîðûé îáåñïå÷èòíåîáõîäèìûé óðîâåíü ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ñèñòåìû äëÿ ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ îñòàâøåéñÿ ñâîáîäíîé ïàìÿòè ðåøàåòñÿ â äàííîé ðàáîòå.Àëãîðèòìû ìåíåäæìåíòà ïàìÿòè îòëè÷àþòñÿ â ðàçëè÷íûõ ÎÑ,òàêèõ êàê Windows OS, Linux OS.
 äàííîé ðàáîòå îñîáûé óïîð ñäåëàí íà Windows OS (Windows 7, Windows 8, Windows 8.1), íî ïîëó÷åííûé ðåçóëüòàò ëåãêî ìîæåò áûòü ðàñøèðåí è íà äðóãèå îïåðàöèîííûå ñèñòåìû.Êîëè÷åñòâî ïàìÿòè, íåîáõîäèìîé äëÿ çàäàííîãî óðîâíÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè íàïðÿìóþ çàâèñèò îò íàãðóçêè, êîòîðóþ èñïûòûâàåòâèðòóàëüíàÿ ìàøèíà â äàííûé ìîìåíò è áóäåò èñïûòûâàòü â áóäóùåì. Äëÿ èçìåðåíèÿ ñòåïåíè íàãðóæåííîñòè íà ñèñòåìó èñïîëüçóþòñÿ performance counters, âñòðîåííûå â îïåðàöèîííóþ ñèñòåìó7Windows.Ãëàâà 2 ïðîâîäèò êðàòêèé îáçîð ëèòåðàòóðû ïî äàííîé ïðîáëåìàòèêå.Ãëàâà 3 îïèñûâàåò òåîðåòè÷åñêèå àñïåêòû, êîòîðûå áûëè ïðèìåíåíû â äàííîé ðàáîòå,performance counters, ñâîéñòâà âðåìåííûõðÿäîâ è èõ ïîñëåäñòâèÿ, àëãîðèòìû êëàñòåðèçàöèè, òèïû ìåòðèê.Ãëàâà 4 îïèñûâàåò èñïîëüçóåìûå â ðàáîòå òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâàè ïðîãðàììíûå ïàêåòû.Ãëàâà 5 îïèñûâàåò ðåçóëüòàòû ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà âðåìåííîãî ðÿäà ðàçìåðà ðàáî÷åãî íàáîðà âèðòóàëüíîé ìàøèíû.Ãëàâà 6 îïèñûâàåò ïðåäëîæåííûå â äàííîé ðàáîòå ìîäåëè îöåíêèðàçìåðà ðàáî÷åãî íàáîðà âèðòóàëüíîé ìàøèíû.Ãëàâà 7 îïèñûâàåò ðåçóëüòàòû òåñòèðîâàíèÿ ìîäåëåé èç ãëàâû 6.Ãëàâà 8 êðàòêî îïèñûâàåò ðåçóëüòàòû äàííîé ðàáîòû è ïðåäëàãàåò âîçìîæíûå äàëüíåéøèå âàðèàíòû èññëåäîâàíèé.Ãëàâà 9 ñîäåðæèò çàêëþ÷åíèå ïî äàííîé ðàáîòå.8ÃËÀÂÀ 2Îáçîð Ëèòåðàòóðû ýòîé ãëàâå ïðåäñòàâëåí êðàòêèé îáçîð ëèòåðàòóðû ïî ïðîáëåìåýôôåêòèâíîãî ìåíåäæìåíòà ïàìÿòè âèðòóàëüíûõ ìàøèí è îöåíîêðàçìåðà ðàáî÷åãî íàáîðà âèðòóàëüíûõ ìàøèí.Ýôôåêòèâíûé ìåíåäæìåíò ðåñóðñîâ â îáëà÷íûõ ñèñòåìàõ ÿâëÿåòñÿ î÷åíü âàæíîé ïðîáëåìîé.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
