虚拟化云平台中实时任务容错调度算法研究
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2014 年 10 月 Journal on Communications October 2014
第 35 卷第 10 期
通 信 学 报
Vol.35
No. 10
虚拟化云平台中实时任务容错调度算法研究
王吉，包卫东，朱晓敏
（国防科学技术大学 信息系统工程重点实验室，湖南 长沙 410073）
摘 要：为了在云平台下满足实时系统的高可靠性要求，提出了一种虚拟化云平台中的容错调度算法（FSVC,
fault-tolerant scheduling algorithm in virtualized clouds），FSVC 通过主副版本方法来实现对物理主机的容错，采用
副版本重叠技术与虚拟机迁移技术来提高算法的调度性能。为了达到容错的要求，分析了这 2 种技术应满足的约
束。此外，FSVC 中包含了一种两阶段策略以进一步提高算法性能。大量仿真实验表明，在虚拟化云平台中，FSVC
能有效地提高系统可调度性与资源利用率。
关键词：虚拟化云平台；容错调度；主副版本方法；实时系统
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1000-436X(2014)10-0171-10
Fault-tolerant scheduling algorithm for
real-time tasks in virtualized cloud
WANG Ji, BAO Wei-dong, ZHU Xiao-min
(Science and Technology on Information Systems Engineering Laboratory, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)
Abstract: In order to achieve the high reliability of real-time systems in virtualized clouds, a fault-tolerant scheduling al-
gorithm for virtualized clouds named FSVC that used primary-backup approach to tolerate physical host failures was
proposed. FSVC strived to enhance the performance by employing backup-backup overlapping technique and virtual
Machine migration technique. The constraints of the two techniques were elaborately analyzed to realize fault tolerance.
Besides, a two-phase policy was incorporated in FSVC to further improve the performance. Simulation experiments
demonstrated that FSVC can improve the schedulability and resource utilization effectively in virtualized clouds.
Key words: virtualized cloud; fault-tolerant scheduling; primary-backup approach; real-time system
1 引言
云计算是一种动态提供计算资源的新型计算
模式
[1]
。它通常依托于采用虚拟化技术的数据中心，
以实现资源的动态整合与环境隔离。在各个 IT 企
业的大力推动下（如 Google、IBM、Microsoft 等），
云计算的应用领域在不断扩大
[2]
。值得注意的是，
一些实时系统也被部署到了云平台中。这种系统的
正确性不仅取决于其计算结果，还取决于产生结果
的时间
[3]
，不能及时地反馈结果与产生错误结果一
样糟糕，甚至可能导致人员伤亡、财产损失等灾难
性的后果。
云计算使灵活、按需地使用大规模计算资源成
为现实，但同时也带来了一个亟待解决的问题——
增大了系统失效的可能性。文献[4]指出，在一个由
10 000 台高可靠性服务器构成的系统中，平均每天
就有一个服务器失效。考虑到云服务提供商所使用
的是大量廉价的商用计算机，这进一步增大了资源
失效的可能性。另一方面，由于实时系统的安全关
键性，在资源失效的情况下，系统仍能正常地提供
服务就显得尤为重要。由此，产生了一个非常重要
的问题，云平台中的容错问题。
收稿日期：2013-09-08；修回日期：2014-01-20
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20134307110029）；国家自然科学基金资助项目（61104180）；
西南
电子电信技术研究室公开课题基金资助项目（2013001）
Foundation Items：
：：
：Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (20134307110029)；The National
Natural Science Foundation of China (61104180)
；Public Project of Southwest Inst. of Electron. & Telecom. Technology (2013001)
doi:10.3969/j.issn.1000-436x.2014.10.020
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