Modelo de virtualização distribuída aplicado ao gerenciamento e replicação de cluster multiuso

Abstract

Este trabalho apresenta um modelo de boot remoto para computadores commodity utilizando máquinas virtuais e sistemas de arquivos distribuídos e paralelos. O modelo proposto pode substituir o boot local com disco rígido por um boot através da rede de comunicação, aumentando assim a flexibilidade e manutenibilidade do parque de máquinas, além de permitir que dezenas de sistemas operacionais distintos sejam inicializados sem a necessidade de um disco rígido nos clientes, reduzindo dessa forma o custo em hardware e diminuindo a complexidade de instalação e manutenção de software, implantando um único ponto centralizado de gerenciamento. O projeto analisa maneiras de otimizar a transmissão de blocos de dados com técnicas de localidade de dados, sistemas de arquivos distribuídos e balanceamento de carga para implementar um ambiente robusto e de virtualização distribuída. O modelo também auxilia implementações de clusters multiuso e LAN grids para computadores commodity, provendo ferramentas para aproveitar recursos computacionais ociosos em conjuntos de computadores conectados. Neste estudo foram analisados diferentes modelos de sistemas de arquivos distribuídos, detalhando suas principais características e utilizações, e foram realizados experimentos com a virtualização distribuída juntamente com balanceamento de carga. A implantação de um sistema de arquivos híbrido através da integração de PVFS2 com pNFS trouxe melhorias de até 16% na velocidade de operações de leitura e permitiu maior escalabilidade da solução, assim como o gerenciamento de cache que permitiu a melhora de até 37% na velocidade de boot do middleware. Os resultados obtidos também viabilizaram o uso da solução para um grande número de computadores e possibilitaram o boot escalável de imagens virtuais remotamente.

This work presents a remote boot model to commodity computers using virtual machines and distributed and parallel file system. The proposed model can replace the local hard disk boot to a boot over the network of communication, thereby increasing the flexibility and maintainability of the group of machines, and with that allowing dozens of different operating system to be initialized without the need of a hard disk on customers, thus reducing the cost in hardware and reducing the complexity of installation and maintenance of software, implementing a centralized management unit. The project examines ways to optimize the data block transmission with techniques of data locality, distributed file system and load balancing to implement a robust environment for distributed virtualization. The model also helps implementations of multiuse clusters and grids to commodity computers, providing tools to take advantage of idle computing resources in connected computers. In this study it was analyzed different models of distributed file system, detailing their main characteristics and uses, it was also conducted experiments with distributed virtualization along with load balancing, which showed improvements in the overall performance of the system. The deployment of a hybrid filesystem by mixing PVFS2 with pNFS brought improvements of up to 16% in the speed of operations for reading and allowed greater scalability of the solution, as well as the management of cache that allowed the improvement of up to 37% in speed the boot of middleware. The results also made possible the use of the solution for a large number of computers and allowed a scalable boot of virtual images remotely.