基于SLA的私有云资源管理框架的研究与实现-计算机科学与技术专业论文.docxVIP

基于 SLA 的私有云资源管理框架的研究与实现 摘 要 云计算环境下的资源管理主要包括计算资源、存储资源和网络资源 等的管理。私有云是云计算的一种部署模式，与公有云相比，私有云 的计算资源相对有限，其计算资源，特别是虚拟机资源的管理问题尤 为突出。本文工作是以某省交通物流云计算平台建设的实际项目为背 景，根据该项目的实际需求，其私有云计算环境的虚拟机资源管理存 在以下问题：1）虚拟机资源的有限性与应用规模的可扩展性存在矛盾 的情 况下， 如何 根据 与用户签 订 的 服务 水平协 议 （ Service Level Agreement，SLA）既保证服务水平又合理分配虚拟机资源；2）为了 充分利用资源，多个应用按照 SLA 分配的虚拟机资源位于同一台服务 器上而且虚拟机资源的总和超过了服务器的物理资源上限时，如果某 应用的负载增加导致抢占其他应用的资源，如何解决位于同一台服务 器上的多个应用之间的性能隔离问题。 针对上述问题，本文在对实际需求和相关技术深入分析的基础上， 提出了基于请求准入控制的虚拟机资源分配方案以及基于预测和动态 规划的虚拟机性能隔离方案。设计了一个基于 SLA 的虚拟机资源请求 准入控制算法和一个基于预测和动态规划的虚拟机性能隔离算法。在 此基础上，本文进一步阐述了一个基于 SLA 的私有云资源管理框架 RMFPC (Resource Management Framework for Private Cloud)的设计与 实现。测试及应用情况表明，该框架是可行及有效的。 本文的主要研究内容包括： 1）针对私有云环境中基于 SLA 的虚拟机资源的合理分配问题，提 出了基于请求准入控制的虚拟机资源分配方案。该方案通过比较应用 的 SLA 和主机空闲资源来决定是否分配虚拟机资源，其核心是基于 I SLA 的虚拟机资源请求准入控制算法。该算法包括两部分，一是对满 足条件的请求直接分配虚拟机资源，不满足条件的放入资源请求等待 队列；二是响应应用退出事件，从等待队列中合理地选择请求并分配 虚拟机资源。 2）针对同一台服务器上的多个应用之间的性能隔离问题，提出了 基于预测和动态规划的虚拟机性能隔离方案，该方案的核心是基于预 测和动态规划的虚拟机性能隔离算法。该算法通过曲线拟合方式预测 虚拟机的资源抢占，从而决定是否迁移；然后通过动态规划算法确定 迁移的目标主机。 3）在以上工作的基础上，设计并实现了一个基于 SLA 的私有云资 源管理框架 RMFPC。该框架除实现上述两个算法的核心模块外，还包 括主机监视接口、虚拟机监视接口和虚拟机操作接口，这些接口的具 体实现可适配目前主流的虚拟机管理软件商业产品。 4）对框架进行了测试，包括功能性测试和性能测试。虚拟机资源 请求准入控制的功能性测试是通过四个模拟应用来完成；虚拟机性能 隔离的功能性测试是通过增加一个应用的负载来进行；测试结果表明， 框架实现了上述核心功能。本文模拟了一个虚拟机资源争用的场景， 分别在有预测和虚拟机迁移、只有虚拟机迁移和没有预测也没有虚拟 机迁移三种情况下，对框架的性能进行了测试，测试结果表明，同一 个应用的运行时间第一种情况比第二种情况减少了约 28%，比第三种 情况减少了约 50%。 关键词：私有云，SLA，资源管理，虚拟机资源 II RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF A RESOURCE MANAGEMENT FRAMEWORK FOR PRIVATE CLOUDS BASED ON SLA ABSTRACT Resources management in cloud computing environment includes computing resources, storage resources, and network resource management. Compared to public cloud, computing resource in private cloud computing are limited, computing resource espacially virtual machine resource management issues are important. This work is based on the background of an actual project of cloud computing platform of a province, according to the actual needs of the project, in its private cloud, there’re such problems of virtual mac