匡華 陳棟

摘 要 云計(jì)算可以讓用戶在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、可靠、高效的計(jì)算資源的同時(shí)還不增加購置資源的額外開銷。這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)需要加大虛擬資源的利用力度。那么怎樣更加科學(xué)合理地利用和管理虛擬資源，也成為了當(dāng)前眾多業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注的核心問題。

關(guān)鍵詞 面向虛擬資源；云計(jì)算管理機(jī)制；策略

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）211-0088-02

云計(jì)算主要是借助于虛擬化的技術(shù)來對大量的虛擬資源進(jìn)行有效整合，從而為用戶提供PaaS服務(wù)、SaaS服務(wù)以及IaaS服務(wù)等。對于虛擬資源的管理程度對云計(jì)算平臺所提供的服務(wù)質(zhì)量有直接關(guān)系，因此本文的研究重點(diǎn)也將落腳在虛擬資源的管理方面，進(jìn)而提出專門的管理機(jī)制和管理策略，確保其有效性。

1 研究背景

虛擬化技術(shù)從軟件模擬、虛擬化層翻譯、容器虛擬化三大階段的發(fā)展，并在近10年得到了大面積推廣和應(yīng)用。

很多企業(yè)經(jīng)歷了用Cirtix的xenserver實(shí)現(xiàn)了終端的虛擬化，用VMware的vsphere實(shí)現(xiàn)服務(wù)器資源的整合，用微軟的SCVMM實(shí)現(xiàn)windows服務(wù)的虛擬化，再到用開源的openstack去實(shí)現(xiàn)虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)，然后又面臨著用開源的docker去實(shí)現(xiàn)容器虛擬化。但現(xiàn)在面臨著不同時(shí)期不同需求建設(shè)的多個(gè)云平臺（下面簡稱“多云”），基礎(chǔ)架構(gòu)不可以互通，資源不可以復(fù)用，運(yùn)維不可以集中管理。

另外，企業(yè)在應(yīng)用了虛擬化技術(shù)之后，對于業(yè)務(wù)資源的規(guī)劃設(shè)計(jì)越來越不嚴(yán)謹(jǐn)，甚至連tpmc值都不再提供，一切推給虛擬化可以彈性伸縮。

2 研究目的

將規(guī)定+技術(shù)相結(jié)合來優(yōu)化云計(jì)算資源。

3 研究內(nèi)容

本文主要從技術(shù)層面出發(fā)，對面向虛擬資源的云計(jì)算資源管理機(jī)制及策略進(jìn)行研究分析，對虛擬資源的定義、具體分組情況進(jìn)行研究，再具體分析面向虛擬資源云計(jì)算的管理策略，包含資源預(yù)留策略和狀態(tài)分析、資源預(yù)留調(diào)度策略分析等。具體如下。

3.1 面向虛擬資源云計(jì)算資源管理機(jī)制

云計(jì)算使用虛擬化技術(shù)：因此與傳統(tǒng)的計(jì)算模式不同：用戶能使用的更多是借助于VMware、XEN/ citix等虛擬平臺在物理資源上構(gòu)建出的模擬資源，而不再是單一的物理資源。此模擬資源也被稱為虛擬服務(wù)器。也就是我們常說的“云端”。

3.1.1 資源定義

云端可用資源主要是由虛擬資源和物力資源構(gòu)成的，當(dāng)然這些資源需要進(jìn)行統(tǒng)一高效的管理。在本文研究中將可用資源用slot即可調(diào)度單元進(jìn)行表示，物理資源中slot代表物理主機(jī)，虛擬資源中slot代表的是二元組U（C：M）。其中M代表內(nèi)存總數(shù)大小，C所代表的是CPU的大小。如果一個(gè)虛擬服務(wù)器用Pi代表，那么它所能夠提供的slot大小可以采用下列公式計(jì)算：

Slotpi=min{Ci/C，Mi/M}

Ci代表虛擬服務(wù)器CPU容量大小，Mi代表的則是內(nèi)存數(shù)量。

3.1.2 資源具體分組

結(jié)合云計(jì)算所提供的服務(wù)類型來看，云端不同資源之間也存在著一定的共性，或者是所使用的操作系統(tǒng)能夠提供特殊的應(yīng)用環(huán)境，讓用戶不是得到一個(gè)裸機(jī)資源，而是直接可以在他們所熟悉的環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用。對于無規(guī)則的資源進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和分配對于資源數(shù)量龐大的云端而言明顯不合適，不僅效率低下，也會(huì)導(dǎo)致資源在具體使用的過程中出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。所以在本次研究中引入了Group分組思想，將特性比較相似的資源可以劃分為一個(gè)小組當(dāng)中，然后采用四元組進(jìn)行命名，通過分組的形式可以更加清楚的指導(dǎo)某個(gè)分組當(dāng)中可以提供的資源數(shù)量以及資源類型。

3.2 面向虛擬資源云計(jì)算具體管理策略

3.2.1 資源預(yù)留策略分析

資源預(yù)留策略可以為用戶復(fù)雜應(yīng)用需求在特定的時(shí)間段內(nèi)提供需要的資源，以此來確保用戶對于QOS和SLA的需求，但因?yàn)橘Y源預(yù)留和分配之間相互分開，所以只有用戶請求才會(huì)被分配使用，如果沒有分配使用不能給其他用戶預(yù)留也無法給預(yù)留者使用，所以本次研究中引進(jìn)了資源的借入和借出策略。

資源預(yù)留實(shí)際操作過程中需要在特定的時(shí)間內(nèi)為特定的用戶提供專門的資源。每個(gè)資源的預(yù)留請求都能采用四元組形式進(jìn)行命名。比如R（C：G：N：Ts：Te）。其中C所代表的是消費(fèi)實(shí)體，對預(yù)留資源的關(guān)系進(jìn)行描述；G代表請求的資源組，請求資源總數(shù)采用N表示，預(yù)留開始結(jié)束時(shí)間分別用Ts：Te表示。每個(gè)資源組都需要對其資源預(yù)留的情況進(jìn)行妥善的記錄，只要是成功記錄的資源預(yù)留信息，資源管理器會(huì)將記錄進(jìn)行妥善的保存。

3.2.2 資源預(yù)留狀態(tài)分析

當(dāng)發(fā)出預(yù)留申請之后，就會(huì)呈現(xiàn)出8種狀態(tài)，而不同狀態(tài)之間也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，圖1為不同資源預(yù)留狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

在提交了預(yù)留申請之后就會(huì)進(jìn)入到驗(yàn)證階段，如果用戶申請滿足驗(yàn)證，就會(huì)同意申請，否則則會(huì)拒絕。在具體驗(yàn)證的過程中若用戶發(fā)現(xiàn)預(yù)留申請無法滿足自身的實(shí)際需求可以取消，但云端管理員認(rèn)為剩余資源能夠滿足客戶需求，認(rèn)為取消不合適，就會(huì)繼續(xù)進(jìn)入容易狀態(tài)。

3.2.3 資源預(yù)留的調(diào)度策略分析

在實(shí)際操作的過程中為了避免資源的預(yù)留操作過于頻繁，通常規(guī)定只有處于頂層的消費(fèi)實(shí)體才可以進(jìn)行專門的資源預(yù)留申請等相關(guān)操作。而下層的消費(fèi)實(shí)體則是預(yù)留上層資源，最多也只能預(yù)留上層消費(fèi)實(shí)體既有的擁有資源。在本次文中所提到的消費(fèi)實(shí)體C并不專門指某個(gè)具體的用戶，而是在邏輯關(guān)系上存在從屬關(guān)系的用戶組，所代表的也是具有共性的小組或者部門等。消費(fèi)實(shí)體也可以采用四元組的形式進(jìn)行表示，其中消費(fèi)實(shí)體采用Cp表示，下層消費(fèi)實(shí)體采用Cc進(jìn)行表示；Cu和Ca分別代表用戶和管理員。

通過采取借入或者借出的調(diào)度策略，能夠有效減少預(yù)留資源負(fù)載過大以及利用率過低的問題。如果預(yù)留資源沒有得到完全利用允許消費(fèi)實(shí)體將閑置的預(yù)留資源借出，同時(shí)也允許在預(yù)留資源相對緊張的情況下，向同級或者上層、下層消費(fèi)實(shí)體借入相應(yīng)的閑置預(yù)留資源。

4 討論

虛擬資源對于云計(jì)算平臺服務(wù)質(zhì)量的高低意義重大，因此本文的研究重點(diǎn)也是放在虛擬資源的云計(jì)算資源管理上。本文對面向虛擬資源云計(jì)算管理的發(fā)展背景進(jìn)行分析，當(dāng)前虛擬化技術(shù)已經(jīng)取得了較好的發(fā)展而且在今后也將會(huì)推廣使用，但是企業(yè)對于虛擬化技術(shù)的應(yīng)用并不嚴(yán)謹(jǐn)，所以需要研究面向虛擬資源的云計(jì)算資源管理機(jī)制，分別從虛擬資源的預(yù)留策略、預(yù)留狀態(tài)和調(diào)度策略等方面進(jìn)行分析。

5 結(jié)論

通過開展具體的研究分析主要得出以下結(jié)論：

1）云計(jì)算在當(dāng)前我們所處的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展時(shí)期具有顯著的存在和應(yīng)用優(yōu)勢，它可以在提高效率的同時(shí)不增加成本，因此得到了不少人的青睞。

2）云計(jì)算主要是借助于虛擬化的技術(shù)來對大量的虛擬資源進(jìn)行有效整合，從而為人們提供更加多樣化的服務(wù)，因此對虛擬資源的基本內(nèi)容與管理機(jī)制進(jìn)行研究也是必不可少的。

3）在研究面向虛擬資源云計(jì)算管理策略時(shí)需要從不同的角度出發(fā)，這樣才可以為具體的實(shí)踐活動(dòng)提供更大的指導(dǎo)價(jià)值。

4）在應(yīng)用已有關(guān)于面向虛擬資源云計(jì)算管理策略指導(dǎo)實(shí)踐時(shí)，必須要具有針對性和可行性，結(jié)合實(shí)際情況，因地制宜，不可照搬照抄。

參考文獻(xiàn)

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