Diplomarbeit DIP-3101

Bibliograph.
Daten
Bartmann, Sebastian: Migration virtueller Knoten in einer zeitvirtualisierten Emulationsumgebung.
Universität Stuttgart, Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik, Diplomarbeit Nr. 3101 (2011).
110 Seiten, deutsch.
CR-Klassif.H.2.4 (Database Management Systems)
I.6.7 (Simulation Support Systems)
C.4 (Performance of Systems)
Kurzfassung

Zusammenfassung

Ziel der Diplomarbeit ist die Erweiterung einer zeitvirtualisierten Emulationsumgebung namens TVEE (Time Virtualized Emulation Environment) um eine Möglichkeit zur dynamischen Neuplatzierung virtueller Knoten. TVEE wurde für Test und Evaluation verteilter Software und Netzwerkprotokolle entwickelt. Techniken wie Knoten und Zeitvirtualisierung ermöglichen eine Evalutation von Testszenarien mit tausenden von Knoten. Durch Knotenvirtualisierung wird die Ausnutzung bestehender Hardwareressourcen, durch Ausführung mehrerer Software Instanzen auf einem physikalischen Knoten, maximiert. Werden mehr Ressourcen benötigt als vorhanden, können diese mittels Zeitvirtualisierung auf Kosten der Experimentlaufzeit künstlich erhöht werden. Für die Akzeptanz eines Testsystems muss sich die Ausführungszeit eines Experiments in einem vertretbaren Rahmen bewegen. Für die Reduktion der Experimentlaufzeit werden aktuell in TVEE zwei Ansätze verfolgt: eine laufzeitoptimale initiale Platzierung und eine adaptive Anpassung der virtuellen Zeit. Durch Lastschwankungen oder falsche Annahmen kann die ermittelte initiale Platzierung allerdings suboptimal sein. Eine Anpassung der Platzierung virtueller Knoten während eines Experiments kann daher sinnvoll sein. Sind physikalische Knoten unterschiedlich stark ausgelastet kann durch Migration einzelner virtueller Knoten eine gleichmäßige Auslastung der Testumgebung erreicht werden. Ressourcenengpesse einzelner Rechner können dadurch vermieden werden. Jede Migration von Knoten ist allerdings mit Kosten verbunden.

In dieser Diplomarbeit werden zunächst Mechanismen zur transparenten Migration von virtuellen Knoten erarbeitet. Darauf aufbauend wird ein Modell vorgestellt mit dem sich erwartete Migrationskosten voraussagen lassen. Dann werden verschiedene Ansätze zur Optimierung einer Platzierung während eines Experiments vorgestellt und gegeneinander abgewogen. In Simulationen großer Szenarien zeigte sich, dass sich durch dynamische Neuplatzierung, die Experimentlaufzeit maßgeblich senken lässt.

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Abstract

In this diploma thesis a time virtualized emulation environment called TVEE is extended by a technique named dynamic replacement of virtual nodes. TVEE was developed for test and evaluation of distributed software and network protocols. Techniques like node and time virtualization, allow test szenarios with thousands of nodes. Through node virtualization the hardware utilization is maximized by parallel execution of software instances on the same physical node. If more ressources are needed as provided, time virtualization is used to virtually increase ressources by slowing down the realtime by a factor called time dilation factor(TDF). For the acceptance of an emulation system the runtime of an experiment has to be short. To reduce the execution time TVEE currently uses two approaches: an adaptive virtual time and a runtime optimal initial placement. Due to load variation and wrong assumptions the initial placement can be suboptimal. Therefore an adaption of the placement during the experiment can be useful. In case of an unequal load of physical nodes of the system the load can be balanced by migrating several virtual nodes. Thereby ressource bottle necks can be avoided. However each migration causes costs that have to be considered.

First in this diploma thesis concepts for the transparent virtual node migration in TVEE are developed. Then a model for the prediction of migration costs is presented. After that different approaches to optimize a current placement are presented and discussed. Simulations of large szenarios show that the experiment runtime can be greatly reduced by dynamic replacement.

Volltext und
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Abteilung(en)Universität Stuttgart, Institut für Parallele und Verteilte Systeme, Verteilte Systeme
BetreuerGrau, Andreas
Projekt(e)NET
Eingabedatum13. April 2011
   Publ. Institut   Publ. Informatik