王晨輝

摘 要：自云計(jì)算這一概念及其技術(shù)應(yīng)用自問世以來(lái)，其發(fā)展趨勢(shì)愈發(fā)強(qiáng)勁，對(duì)于目前各大主流IT應(yīng)用以及各類服務(wù)模式均產(chǎn)生了重大影響，自其由最初的概念初創(chuàng)時(shí)期到發(fā)展時(shí)期，直至最終的實(shí)踐階段，由云計(jì)算的技術(shù)框架提出至逐步細(xì)化至各方面，云計(jì)算發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)始終是相關(guān)學(xué)術(shù)界與經(jīng)營(yíng)企業(yè)的研究熱點(diǎn)。由于云計(jì)算發(fā)展所產(chǎn)生出的信息技術(shù)變革，不但是一次技術(shù)性的變革，同時(shí)也是一種運(yùn)營(yíng)模式的轉(zhuǎn)變。目前云計(jì)算現(xiàn)已成為了一種新的商業(yè)計(jì)算模式與服務(wù)模式。文章將主要就針對(duì)云資源的調(diào)度管理策略展開具體的分析與探討，以確保在云平臺(tái)上并行任務(wù)時(shí)的負(fù)載均衡。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；云資源；負(fù)載均衡；調(diào)度策略

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）29-0079-02

在云計(jì)算當(dāng)中對(duì)于資源及任務(wù)的調(diào)度將會(huì)使得云平臺(tái)的整體性能，以及云服務(wù)的運(yùn)營(yíng)均會(huì)遭受嚴(yán)重的干擾。若對(duì)于云資源的管理以及負(fù)載均衡不恰當(dāng)，便會(huì)使得在云平臺(tái)當(dāng)中并行任務(wù)的時(shí)候會(huì)造成負(fù)載不均衡情況的出現(xiàn)，進(jìn)而使得云平臺(tái)的整體性能、效率降低，產(chǎn)生極大的資源浪費(fèi)情況。就這一問題展開相關(guān)的研究工作便具有極其重要的作用與價(jià)值，應(yīng)當(dāng)引起人們的重視與思考，據(jù)此下文將基于對(duì)云計(jì)算與云資源管理的基礎(chǔ)理論之上，重點(diǎn)就負(fù)載均衡算法進(jìn)行了深入的研究，進(jìn)而提出了一類基于負(fù)載均衡的云資源調(diào)度機(jī)制。

1 云計(jì)算定義

在云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)原理中，是利用網(wǎng)絡(luò)等級(jí)進(jìn)行劃分的，促使海量的應(yīng)用處理程序可被分解為數(shù)個(gè)不等的子程序系統(tǒng)，而后在服務(wù)器集群當(dāng)紅總開展應(yīng)用搜索查詢，并進(jìn)而找出合適的應(yīng)用請(qǐng)求進(jìn)而針對(duì)用戶予以處理，最終將所得到的結(jié)論反饋至用戶。目前對(duì)于云計(jì)算概念的主流定義包括有：

用戶可依據(jù)分鐘（min）或是秒（s）來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用時(shí)間的規(guī)劃，而并非傳統(tǒng)的天（d）或是周（W），從而便可實(shí)現(xiàn)對(duì)于資源的高效利用，以避免對(duì)資源的浪費(fèi)。

云型結(jié)構(gòu)是一類并行分布式系統(tǒng)，其通常是采用一系列的聯(lián)網(wǎng)、虛擬化等計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)層之間的協(xié)同，將計(jì)算機(jī)資源做到統(tǒng)一運(yùn)用。

云計(jì)算是一項(xiàng)將多方面考量概念予以統(tǒng)一，例如發(fā)布，負(fù)載均衡，事物及架構(gòu)模型等，云計(jì)算是軟件系統(tǒng)的下一邏輯階段。關(guān)于云計(jì)算的定義有一個(gè)最為簡(jiǎn)潔的概念，即為“因特網(wǎng)集成軟件”。

2 云資源關(guān)鍵技術(shù)分析

云計(jì)算的發(fā)展是基于在長(zhǎng)期的發(fā)展演變過程當(dāng)中，對(duì)于多種技術(shù)手段予以融合之后所產(chǎn)生的一種新技術(shù)，其中主要就包括了虛擬化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算以及Web2.0等相關(guān)技術(shù)，從而促使云計(jì)算平臺(tái)的規(guī)模愈發(fā)龐大，結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，分布更加廣泛且種類形式趨于多樣化，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)需求及商業(yè)目標(biāo)，需設(shè)計(jì)出具有針對(duì)性、高效性的云計(jì)算平臺(tái)資源調(diào)度策略算法，當(dāng)前的分配調(diào)度策略主要涵括有先到先服務(wù)、負(fù)載均衡以及最高效的應(yīng)用等。提升系統(tǒng)性能以及服務(wù)質(zhì)量是云平臺(tái)計(jì)算的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)，而后伴隨著云計(jì)算技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與規(guī)模的擴(kuò)張，使得能源損耗問題日漸嚴(yán)重且廣受人們的重視，因而能源損耗對(duì)于成本及環(huán)境均會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

在云計(jì)算平臺(tái)資源調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)中重點(diǎn)涵括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

①調(diào)度策略：為資源調(diào)度管理當(dāng)中最高等級(jí)的策略，需由相關(guān)的云平臺(tái)經(jīng)營(yíng)者與管理者予以界限劃定。其核心思想是為了明確調(diào)度資源的目標(biāo)及明確在資源相對(duì)有限為了滿足一切需求時(shí)所應(yīng)采取的處置策略。

②優(yōu)化目標(biāo)：對(duì)于調(diào)度中心而言可應(yīng)用不同的目標(biāo)函數(shù)來(lái)進(jìn)行資源調(diào)度優(yōu)劣性的判定。當(dāng)前所普遍應(yīng)用的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)具備有滿足用戶請(qǐng)求最大化、資源利用最大化、利潤(rùn)最大化以及成本最低化等。

③調(diào)度算法：最為有效的調(diào)度算法是依據(jù)當(dāng)前目標(biāo)函數(shù)所形成的優(yōu)化結(jié)果，不會(huì)損耗過多的資源且調(diào)度時(shí)間相對(duì)較短，因目前的調(diào)度算法基本都為NP-Hard問題，因此針對(duì)調(diào)度算法的設(shè)計(jì)大多選用近似優(yōu)化的方式。

④調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)：此架構(gòu)通過云平臺(tái)的急促結(jié)構(gòu)其聯(lián)系更為密切，目前云平臺(tái)的建設(shè)大多選用分布式的結(jié)構(gòu)形式，因而調(diào)度系統(tǒng)的架構(gòu)往往也更加偏向于考慮多級(jí)分布式結(jié)構(gòu)。

⑤云資源界定與互相制約關(guān)系：云平臺(tái)大多采用虛擬資源并實(shí)施集中式管理，因而在實(shí)際管理的過程中必須要明確掌握各類資源及其互相之間的制約型關(guān)系，從而方可有助于調(diào)度算法對(duì)各類因素予以均衡。

3 基于負(fù)載均衡的云資源調(diào)度策略設(shè)計(jì)

3.1 整體設(shè)計(jì)框架

在位于云計(jì)算平臺(tái)這一復(fù)雜且規(guī)模龐大的系統(tǒng)中，對(duì)于資源的管理往往會(huì)選用相對(duì)統(tǒng)一的管理軟件，對(duì)于云資源采取資源規(guī)劃，將相關(guān)的資源進(jìn)行整合，而后依據(jù)資源所能夠提供的服務(wù)性能將之劃分為普通、高吞吐量、高密度以及相關(guān)的特殊資源，如果分類存在明顯的差異性，在之后的實(shí)踐應(yīng)用當(dāng)中，亦可在新增資源類型之中針對(duì)資源實(shí)施分組動(dòng)態(tài)監(jiān)控實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，如此一來(lái)也可解決針對(duì)預(yù)先配置云資源性能較低難以滿足用戶實(shí)際需求的問題。

在云資源及其平臺(tái)間設(shè)置一個(gè)策略池，將相應(yīng)的策略在此之中采取集中式的管理方式，在其內(nèi)部可具體劃分出性能有限、成本優(yōu)先等策略集合。鑒于云資源相對(duì)較多，針對(duì)云資源的調(diào)度算法通常是為了滿足于用戶的實(shí)際需求所設(shè)置出的一類基礎(chǔ)算法，同時(shí)再加之其他算法的應(yīng)用，在策略池當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)首先依據(jù)服務(wù)類型將請(qǐng)求轉(zhuǎn)到所對(duì)應(yīng)的策略集之中予以資源選取，而后再利用負(fù)載均衡算法對(duì)系統(tǒng)負(fù)載予以均衡。之后，鑒于云計(jì)算面向服務(wù)的特征，首先可將其具體的服務(wù)依據(jù)所提供的應(yīng)用類型予以劃分，其中主要就包括有大數(shù)據(jù)量應(yīng)用、大訪問量應(yīng)用以及大存儲(chǔ)量應(yīng)用。對(duì)于這三類服務(wù)類型，應(yīng)選用不同的策略予以選取。其整體的框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

3.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)過程

具體的負(fù)載均衡云資源調(diào)度策略可通過調(diào)度過程進(jìn)行具體步驟的設(shè)計(jì)，其中主要就包括有以下幾個(gè)過程：

①在云服務(wù)層，用戶請(qǐng)求服務(wù)以及系統(tǒng)自動(dòng)化的服務(wù)類型劃分；

②將已完成類型劃分的服務(wù)發(fā)送至相應(yīng)的策略集當(dāng)中，而后選取出所對(duì)應(yīng)的具體算法內(nèi)容；

③在經(jīng)由策略集之中的資源選取之后，再統(tǒng)一實(shí)施負(fù)載平衡計(jì)算，對(duì)于系統(tǒng)資源采取負(fù)載調(diào)整；

④在經(jīng)由上一環(huán)節(jié)策略池之中的資源調(diào)度后，再到資源池之中尋找相應(yīng)的匹配資源，為用戶實(shí)施資源分配；

⑤在用戶將所申請(qǐng)的資源釋放抑或是暫停應(yīng)用之后，資源將會(huì)即刻回歸為空閑資源狀態(tài)，經(jīng)由資源的動(dòng)態(tài)化管理實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以有助于下一次的資源分配。

基于負(fù)載均衡的云資源調(diào)度過程，如圖2所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，伴隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展云計(jì)算技術(shù)也已經(jīng)表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，相應(yīng)的云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用也愈發(fā)廣泛且深入，然而伴隨著云計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，云平臺(tái)的穩(wěn)定性以及用戶應(yīng)用需求越來(lái)越高，對(duì)于云平臺(tái)性能要求也隨之升高，因而，云平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作也日漸趨向于完善，對(duì)于云平臺(tái)的負(fù)載均衡以及資源調(diào)度設(shè)計(jì)工作其重要性自然也就更加關(guān)鍵。本次研究重點(diǎn)就目前云計(jì)算的發(fā)展及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)予以了深入的分析，而后對(duì)于云計(jì)算所引出的基于負(fù)荷均衡的云資源調(diào)度策略及算法進(jìn)行了細(xì)致分析，并基于此設(shè)計(jì)出了一種基于負(fù)載均衡的云資源調(diào)度策略。

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