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《 网络存储与系统虚拟化技术 》 实验 - PowerPoint PPT Presentation


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《 网络存储与系统虚拟化技术 》 实验. 洪星星 [email protected] 李涛 [email protected] 高博 [email protected] 提纲. 普通实验 RAID 环境搭建 NAS (NFS) 环境搭建 KVM 虚拟化平台及 VM 安装 虚拟机基本操作与迁移 虚拟化性能评测 开放 实验 虚拟化集群监控系统 设计 Openstack , KVM 中 Ceph , Sheepdog 镜像存储方式性能对比 VM 镜像文件优化研究. 普通实验 1—— RAID 环境搭建. 实验目标

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Presentation Transcript

网络存储与系统虚拟化技术》实验

洪星星 [email protected]

李涛 [email protected]

高博 [email protected]

1


提纲

  • 普通实验

    • RAID环境搭建

    • NAS (NFS) 环境搭建

    • KVM虚拟化平台及VM安装

    • 虚拟机基本操作与迁移

    • 虚拟化性能评测

    • 开放实验

    • 虚拟化集群监控系统设计

    • Openstack, KVM中Ceph, Sheepdog镜像存储方式性能对比

    • VM镜像文件优化研究

http://ncis.pku.edu.cn


1 raid
普通实验1——RAID环境搭建

  • 实验目标

    • 基于CentOS平台用Mdadm软件实现RAID1和RAID5

    • 使用Mdadm操作(create, manage, etc.)

    • 理解RAID原理

    • 完成实验报告

  • 参考文献

    • http://en.wikipedia.org/wiki/Mdadm

    • http://toplab.sinaapp.com/2012/04/13/mdadm%E8%AF%A6%E7%BB%86%E4%BD%BF%E7%94%A8%E6%89%8B%E5%86%8C/

http://ncis.pku.edu.cn


1 mdadm
普通实验1——Mdadm命令

  • Create an array

    • mdadm--create /dev/md0 --level=mirror --raid-devices=2 /dev/sda1 /dev/sdb1

    • Growing an array by adding devices

    • mdadm --add /dev/md1 /dev/sdd1

    • mdadm --grow /dev/md1 --raid-devices=4

    • Deleting an array

    • mdadm --stop /dev/md0 # to halt the array

    • mdadm --remove /dev/md0 # to remove the array

    • mdadm --zero-superblock /dev/sd[abc]1 # delete the superblock from all drives in the array

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2 nfs
普通实验2——NFS环境搭建

  • 实验目标

    • 基于CentOS平台配置NFS Server和NFS Client

    • 使用benchmark评测NFS性能

    • 完成实验报告

  • 参考文献

    • http://nfs.sourceforge.net/nfs-howto/

    • http://www.server-world.info/en/note?os=CentOS_5&p=nfs

    • https://www.digitalocean.com/community/articles/how-to-set-up-an-nfs-mount-on-centos-6

    • http://www.iozone.org/docs/NFSClientPerf_revised.pdf

    • http://sourceforge.net/projects/nfstestmatrix/

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2 nfs1
普通实验2——NFS配置


3 kvm vm
普通实验3——KVM平台及VM安装

  • 实验目标

    • 基于CentOS安装KVM, libvirt

    • virt-install安装虚拟机(VM)

    • 安装spice连接VM桌面

    • 完成实验报告

    • 参考文献

    • https://access.redhat.com/site/documentation/en-US/Red_Hat_Enterprise_Linux/5/html/Virtualization/sect-Virtualization-Installing_the_virtualization_packages-Installing_KVM_packages_on_an_existing_Red_Hat_Enterprise_Linux_system.html

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3 kvm vm1
普通实验3——安装KVM和VM

  • Installing the KVM hypervisor with yum

    yum install kvm

  • Install the other recommended virtualization packages

    yum install virt-manager libvirtlibvirt-python python-virtinst

  • Creating guests with virt-install

    virt-install --accelerate --hvm --connect qemu:///system \

    --network network:default \

    --name rhel3support --ram=756\

    --file=/var/lib/libvirt/images/rhel3support.img \

    --file-size=6 --vnc --cdrom=/dev/sr0

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普通实验4——虚拟机基本操作与迁移

  • 实验目标

    • 使用virsh命令操作虚拟机,如start, destroy等

    • 使用virsh或virt-manager等工具迁移虚拟机

    • qemu-img创建Qcow2镜像,配置XML以启动VM

    • 完成实验报告

  • 参考文献

    • https://access.redhat.com/site/documentation/en-US/Red_Hat_Enterprise_Linux/6/html/Virtualization_Administration_Guide/chap-Virtualization_Administration_Guide-KVM_live_migration.html

    • http://virt-manager.org/

    • https://access.redhat.com/site/documentation/zh-CN/Red_Hat_Enterprise_Linux/5/html/Virtualization/ch-virt-task-virsh.html

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Libvirt xml
Libvirt XML

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Virsh
Virsh命令

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普通实验5——虚拟化性能评测

  • 实验目标

    • 在Win7虚拟机中安装应用软件以体验VM性能

    • 在Linux虚拟机中运行benchmark评测性能

    • 测试NFS存储环境下的VM性能

    • 完成实验报告

    • 参考文献

    • http://www.spec.org/

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开放实验1——虚拟化集群监控系统设计

1. 为便于管理员管理pVEE,管理员需要实时监测pVEE的运行状态,并自动化监控、预警甚至修复pVEE系统故障:

  • Host实时的CPU使用率,内存使用率,网络状况,IO等设备状况

  • Host运行的虚拟机(VM)的VCPU,内存,网络状态,VM操作系统类型,VM资源配置信息,设备信息

  • Host基本镜像存储及File Server增量镜像存储的容量状况

  • Host宕机或VM dump

  • Hypervisor运行状况异常(如VM启动失败)

  • VM桌面连接失效(如Spice客户端连接VM桌面失败)

  • VM镜像磁盘块读写错误

  • pVEE管理工具运行错误

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开放实验1——虚拟化集群监控系统设计

2. pVEE作为教学实验环境,为改善其用户体验,我们需收集、分析用户利用VM参与上机活动时相关性能数据,根据监控反馈完善pVEE:

  • 学生在VM中使用课程应用的响应延迟(如使用VC编写程序)

  • 学生在VM中在线提交作业的网络延迟(如提交online judge代码)

  • 学生使用课程VM的学期中,个性化镜像增长状况与VM系统启动时间

  • 学生课堂上机时段,个性化镜像存储服务器的压力状况

  • 如果VM使用出现性能问题,能根据监测结果定位到关键原因

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2 openstack kvm ceph sheepdog
开放实验2——Openstack, KVM中Ceph, Sheepdog镜像存储方式性能对比

  • 研究目标(任选以下一种)

    • 对比openstack cinder不同存储方式的性能

      • Ceph

      • Sheepdog

    • 对比KVM使用不同存储方案的性能

      • Ceph

      • sheepdog

      • 参考文献

        • http://docs.openstack.org/developer/cinder/

        • http://ceph.com/docs/next/rbd/rbd-openstack/

        • https://github.com/sheepdog/sheepdog

        • http://www.sebastien-han.fr/blog/2012/06/10/introducing-ceph-to-openstack/

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开放实验3——VM镜像文件优化研究

  • 研究背景

    • 增量镜像增长过快

      目前增量镜像的存储格式为qcow2格式,在测试的应用当中,发现qcow2格式镜像的增长过快,初始化的增量大小很小,但是随着时间的增长,增量镜像的数量级可能达到10GB左右,甚至更大,这不仅会导致存储服务器端的存储容量过大,并且在实际应用中,密集的镜像下载上传过程,不仅会影响存储服务器的响应时间,并且加大网络传输延迟

    • 相同课程增量镜像之间内容重合较多

      由于课程要求均相同,所以用户使用虚拟机的行为类似,在增量镜像当中会有大量相同的用户数据,占用空间较大,增量镜像的个性化不明显。

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开放实验3——VM镜像文件优化研究

  • 研究目标

    • 优化增量镜像文件写入机制,在qcow2格式中加入标记模块,标记用户冗余数据。

    • 分析相同课程的增量镜像之间的重复度,提取出增量镜像之间的公共部分,改变增量镜像地址索引模式,从基本镜像+增量镜像的启动模式变为基本镜像+公共部分+增量镜像的启动模式

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开放实验3——VM镜像文件优化研究

  • Qcow2格式简介

    TypedefstructQCowHeader{

    • uint32_t magic;

    • uint32_t version;

    • uint64_t backing_file_offset;

    • uint32_t backing_file_size;

    • uint32_t cluster_bits;

    • uint64_t size; /*in bytes*/

    • uint32_t crypt_method;

    • uint32_t l1_size;

    • uint64_t l1_table_offset;

    • uint64_t refcount_table_offset;

    • uint32_t refcount_table_clusters;

    • uint32_t nb_snapshots;

    • uint64_t snapshots_offset;

      }QCowHeader;

Qcow2格式文件起始处有专门的区域存放元数据,支持一些高级特性,如加密,压缩和快照,以节省磁盘空间并保证数据安全

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Qcow2

开放实验3——VM镜像文件优化研究

Qcow2二级页表机制

Qcow2 文件存储数据的基本单元是cluster,每一个cluster 由若干个数据扇区组成,每个数据扇区的大小是512 字节。在qcow2 中,要定位镜像文件的cluster,需要经过两次地址查询操作,类似于主存二级页表转换机制

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Q&A

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