面向虛擬資源的云計算資源管理機制及策略研究

匡華 陳棟

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

關(guān)鍵詞 面向虛擬資源；云計算管理機制；策略

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

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

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

另外，企業(yè)在應用了虛擬化技術(shù)之后，對于業(yè)務資源的規(guī)劃設計越來越不嚴謹，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算資源管理機制及策略進行研究分析，對虛擬資源的定義、具體分組情況進行研究，再具體分析面向虛擬資源云計算的管理策略，包含資源預留策略和狀態(tài)分析、資源預留調(diào)度策略分析等。具體如下。

3.1 面向虛擬資源云計算資源管理機制

云計算使用虛擬化技術(shù)：因此與傳統(tǒng)的計算模式不同：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，當然這些資源需要進行統(tǒng)一高效的管理。在本文研究中將可用資源用slot即可調(diào)度單元進行表示，物理資源中slot代表物理主機，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。如果一個虛擬服務器用Pi代表，那么它所能夠提供的slot大小可以采用下列公式計算：

Slotpi=min{Ci/C，Mi/M}

Ci代表虛擬服務器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)合云計算所提供的服務類型來看，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)能夠提供特殊的應用環(huán)境，讓用戶不是得到一個裸機資源，而是直接可以在他們所熟悉的環(huán)境中進行應用。對于無規(guī)則的資源進行統(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，也會導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小組當中，然后采用四元組進行命名，通過分組的形式可以更加清楚的指導某個分組當中可以提供的資源數(shù)量以及資源類型。

3.2 面向虛擬資源云計算具體管理策略

3.2.1 資源預留策略分析

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

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

3.2.2 資源預留狀態(tài)分析

當發(fā)出預留申請之后，就會呈現(xiàn)出8種狀態(tài)，而不同狀態(tài)之間也會進行相應的轉(zhuǎn)換，圖1為不同資源預留狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

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

3.2.3 資源預留的調(diào)度策略分析

在實際操作的過程中為了避免資源的預留操作過于頻繁，通常規(guī)定只有處于頂層的消費實體才可以進行專門的資源預留申請等相關(guān)操作。而下層的消費實體則是預留上層資源，最多也只能預留上層消費實體既有的擁有資源。在本次文中所提到的消費實體C并不專門指某個具體的用戶，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。消費實體也可以采用四元組的形式進行表示，其中消費實體采用Cp表示，下層消費實體采用Cc進行表示；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，能夠有效減少預留資源負載過大以及利用率過低的問題。如果預留資源沒有得到完全利用允許消費實體將閑置的預留資源借出，同時也允許在預留資源相對緊張的情況下，向同級或者上層、下層消費實體借入相應的閑置預留資源。

4 討論

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

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

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

3）在研究面向虛擬資源云計算管理策略時需要從不同的角度出發(fā)，這樣才可以為具體的實踐活動提供更大的指導價值。

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

參考文獻

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