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虚拟集群是云计算环境中支持并行应用程序的基础,是虚拟化基础设施建设的重要组成。本文重点关注广域网环境下动态虚拟集群的相关问题,研究动态虚拟集群架构、虚拟集群创建和运行过程的动态性问题以及虚拟集群环境中典型应用的资源调度问题。本文建立了广域网环境下的虚拟化基础设施,支持动态虚拟集群；提出了虚拟集群Live迁移机制,支持虚拟集群运行过程中的整体迁移；提出了虚拟网络映射算法,解决虚拟集群创建过程中的动态资源选择问题；结合虚拟集群自动配置方法,建立了虚拟集群动态部署框架；以数据密集型应用为例研究虚拟集群环境典型应用的资源调度问题。本文的主要贡献有：1.进行虚拟集群Live迁移研究。提出了一个广域网环境下的支持虚拟集群Live迁移的虚拟化基础设施(Live-migration-enabled Virtual Infrastructure, LimeVI)。LimeVI通过混合式虚拟网络支持广域网环境下的动态虚拟集群(Elastic Virtual Cluser),支持并行应用程序。研究了虚拟集群并发Live迁移机制,包括动态虚拟路由系统、数据缓存机制和虚拟集群并发Live迁移协议(Concurrent Live Migration Protocol, CLIMP)。迁移过程保持了虚拟集群通信状态一致性、支持虚拟集群并发迁移、对并行应用程序透明。2.进行虚拟集群动态部署研究。提出了虚拟网络映射算法(Virtual Network Embedding-VF, VNE-VF),解决虚拟集群创建过程中的动态资源选择问题,重点强调虚拟网络和物理网络的拓扑感知思想。在虚拟化基础设施基础上建立了一个虚拟集群动态部署框架,结合虚拟作业模型(Virtual Job Model)进行虚拟集群自动配置。3.进行数据密集型应用调度研究。提出了一个支持作业截止时间的等待调度算法(Deadline-enabled Delay, DLD)。该算法面向云计算环境和大规模数据处理,着重体现了计算任务和数据资源之间的依赖关系、作业间的资源竞争以及作业截止时间约束,优化了云计算环境中数据密集型作业的调度。4.对虚拟化基础设施(LimeVI)、虚拟集群动态部署框架以及相应的协议和调度算法进行了原型实现；通过实验分析验证了本文研究的一系列方法的有效性和先进性。