面向用戶(hù)服務(wù)需求的云計(jì)算管理機(jī)制研究.pdf

1、隨著用戶(hù)和應(yīng)用的增多、問(wèn)題規(guī)模和難度的增大，傳統(tǒng)資源組織和管理方式一方面無(wú)法滿(mǎn)足服務(wù)質(zhì)量要求，另一方面無(wú)法承受高額的服務(wù)成本，這促使了“云計(jì)算”服務(wù)概念的出現(xiàn)和大力發(fā)展。
　　 “云”作為基礎(chǔ)設(shè)施、軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用的一種新資源形式，從本地移到了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并以服務(wù)的方式提供給用戶(hù)使用。云用戶(hù)按需購(gòu)買(mǎi)、支付和定制化云服務(wù)，有效減少了投資成本和管理成本。但同時(shí)這些操作對(duì)于大多數(shù)用戶(hù)來(lái)說(shuō)是件困難的事情，甚至對(duì)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，也是

2、十分耗時(shí)耗力的事情，更不能有效保證服務(wù)質(zhì)量。因此，提供能夠滿(mǎn)足用戶(hù)多種服務(wù)需求的云計(jì)算服務(wù)管理是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文在全面、系統(tǒng)、深入研究現(xiàn)有云計(jì)算技術(shù)相關(guān)成果基礎(chǔ)上，以能夠支持用戶(hù)多種服務(wù)需求的云計(jì)算服務(wù)管理為目標(biāo)，特別針對(duì)高性能計(jì)算和高吞吐量計(jì)算應(yīng)用，在服務(wù)模型、資源按需分配、平臺(tái)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和綠色計(jì)算、以及服務(wù)請(qǐng)求控制四個(gè)方面開(kāi)展研究工作。
　　 首先，建立了云環(huán)境下由終端用戶(hù)、服務(wù)

3、提供方和IaaS提供方組成的雙層市場(chǎng)服務(wù)概念模型和管理框架，對(duì)服務(wù)需求進(jìn)行形式化描述，支持不同服務(wù)運(yùn)行環(huán)境要求。特別考慮終端用戶(hù)和服務(wù)提供方的不同服務(wù)質(zhì)量需求，統(tǒng)一描述了雙層市場(chǎng)服務(wù)請(qǐng)求調(diào)度問(wèn)題。最后以高性能計(jì)算應(yīng)用為服務(wù)實(shí)例，來(lái)驗(yàn)證服務(wù)概念模型和管理框架的靈活性和適應(yīng)性。
　　 在此模型基礎(chǔ)上，為了能夠讓服務(wù)提供方申請(qǐng)規(guī)模合理的計(jì)算資源，來(lái)服務(wù)Bag-of-tasks(BoTs)類(lèi)型的服務(wù)需求，我們?cè)O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了多核虛擬計(jì)算資源

4、分配策略。根據(jù)歷史信息來(lái)預(yù)測(cè)服務(wù)請(qǐng)求的執(zhí)行時(shí)間和對(duì)資源的需求情況，并從資源執(zhí)行任務(wù)的最大并發(fā)度出發(fā)，自動(dòng)分配一組規(guī)模合理的計(jì)算資源給服務(wù)請(qǐng)求。算法能夠在滿(mǎn)足終端用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量要求下，降低了資源使用，顯著減少服務(wù)提供方的服務(wù)成本。
　　 由于云環(huán)境存在服務(wù)不穩(wěn)定性，以及服務(wù)請(qǐng)求動(dòng)態(tài)性問(wèn)題，嚴(yán)重影響終端用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量，服務(wù)提供方如果無(wú)法保證SLA協(xié)議，則會(huì)降低服務(wù)信譽(yù)。我們充分使用虛擬資源池中的大量空閑服務(wù)時(shí)間段，并提出了基于空閑虛擬

5、資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，能夠?qū)⒎?wù)請(qǐng)求快速調(diào)度到最適合的虛擬機(jī)中。在滿(mǎn)足SLA服務(wù)協(xié)議要求的同時(shí)，有效減少了啟動(dòng)新虛擬機(jī)數(shù)目，為服務(wù)提供方大大降低了服務(wù)成本，以及減少云數(shù)據(jù)中心能源消耗而達(dá)到綠色計(jì)算目的。
　　 最后，提出多維服務(wù)質(zhì)量下的服務(wù)請(qǐng)求控制策略，在保證服務(wù)提供方經(jīng)濟(jì)收益和終端用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量要求情況下，控制終端用戶(hù)服務(wù)請(qǐng)求，最大化服務(wù)吞吐量。為了使得終端用戶(hù)公平共享服務(wù)提供方的計(jì)算資源，提出了資源平均分配算法，能夠提高終端用戶(hù)