支持聯(lián)邦形態(tài)的云資源動(dòng)態(tài)管理技術(shù)研究.pdf

1、本文旨在研究云聯(lián)邦環(huán)境中多目標(biāo)優(yōu)化的資源管理問題。多目標(biāo)一方面包括用戶在使用云服務(wù)時(shí)簽署的服務(wù)等級約定中，對于自己將要部署到云環(huán)境下的應(yīng)用的需求進(jìn)行約束，包括性能需求、可用性需求和成本需求。另一方面包括云服務(wù)提供商對所屬物理服務(wù)器的資源利用率的需求，目的是減少能耗以達(dá)到節(jié)約運(yùn)營成本的目標(biāo)。作為云計(jì)算“pay-as-you-go”商業(yè)理念下重要的一員，云服務(wù)提供商，尤其是公有云服務(wù)提供商，總是力求以最低的能耗滿足所有云應(yīng)用的需求。所以云環(huán)

2、境下的資源管理需要在滿足用戶需求和降低云服務(wù)提供商的成本之間進(jìn)行平衡。顯而易見，更多的資源保障了應(yīng)用的性能和可用性，但出于用戶成本的考慮，資源的供給不能過剩，同時(shí)過剩的資源也增加了云服務(wù)提供商的運(yùn)營成本；反之，如果云應(yīng)用資源供給不足，盡管云服務(wù)提供商的運(yùn)營成本可以降低，但會(huì)導(dǎo)致云應(yīng)用不能滿足用戶對于性能和可用性的需求。因此，如何設(shè)計(jì)一套云環(huán)境下滿足多目標(biāo)約束的資源管理方案，成為了云服務(wù)用戶和云服務(wù)提供商雙方都非常關(guān)注的話題。
　　

3、同時(shí)，隨著虛擬化技術(shù)的普及，越來越多的企業(yè)建立了自己的私有云以降低運(yùn)營成本，更好地管理異構(gòu)的物理服務(wù)器。但私有云中的計(jì)算和存儲(chǔ)等資源畢竟是有限的，很有可能滿足不了日益龐大的應(yīng)用需求。出于不購買更多的物理服務(wù)器而節(jié)約成本的考慮，私有云服務(wù)提供商選擇向公有云服務(wù)提供商租借一部分資源來彌補(bǔ)自己計(jì)算和存儲(chǔ)等能力的不足，這就構(gòu)成了云計(jì)算的聯(lián)邦形態(tài)。在云聯(lián)邦環(huán)境下，資源管理方案將遇到更大的挑戰(zhàn)，比如計(jì)算可用性將需要考慮多個(gè)云環(huán)境的情況。因此，如何改

4、進(jìn)云資源管理模型以支持聯(lián)邦形態(tài)是當(dāng)下需要解決的重要問題。
　　本文提出了一種支持聯(lián)邦形態(tài)的云資源管理方案。首先分析探討了云服務(wù)用戶和提供商各自的需求和這些需求之間的制約關(guān)系，然后將云資源管理問題抽象成多目標(biāo)優(yōu)化問題，采用串行帶權(quán)值的多目標(biāo)優(yōu)化方法，以滿足用戶最關(guān)心的需求為首要目標(biāo)，進(jìn)而順序地達(dá)成各個(gè)目標(biāo)，最終得到資源部署和調(diào)整方案。同時(shí)分析了構(gòu)建云聯(lián)邦的動(dòng)機(jī)，根據(jù)應(yīng)用的分層結(jié)構(gòu)，提出了三種云聯(lián)邦形態(tài)：垂直、水平和混合云聯(lián)邦。擴(kuò)展了

5、現(xiàn)有云環(huán)境中的架構(gòu)，以支持聯(lián)邦形態(tài)，包括云聯(lián)邦中心，負(fù)責(zé)云服務(wù)的注冊、匹配和協(xié)作，以及云服務(wù)提供商的管理和云聯(lián)邦的構(gòu)建與銷毀等職責(zé)。
　　最后，為了驗(yàn)證本文提出的資源動(dòng)態(tài)管理方案的正確性和有效性，本文模擬真實(shí)云環(huán)境下基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，使用不同的真實(shí)負(fù)載量數(shù)據(jù)對完整的方案進(jìn)行驗(yàn)證。具體的驗(yàn)證內(nèi)容包括：預(yù)測負(fù)載量、計(jì)算需要的虛擬資源數(shù)、放置虛擬機(jī)以保證可用性、調(diào)整虛擬機(jī)以保證資源利用率達(dá)到節(jié)省能耗的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表