基于云平臺的SLA體系結構

孫 亮，陳宏偉

（湖北工業大學計算機學院，湖北 武漢430068）

服務等級協議 SLA（service level agreement，SLA）作為合同的一種，既可以用紙質合同展現出來，也可以通過電子文檔來展現。在實際應用中，通常是將SLA中規定的參數寫入XML文檔中，就可以存入計算機。為了定義SLA合同，需要服務質量QOS（Quality of Service）參數來定義SLA 模版［1］。一般通過QOS參數，建立兩者之間的映射規則［2］。這個模版定義了所有的服務參數，也包含了完成合同的細節。不僅需要考慮數據的安全性也要考慮復雜的云計算環境的安全。服務質量QOS在web服務中已經相當成熟，由于QOS在Web服務的整個生命周期中起著相當關鍵的作用，為了保證Web服務的服務水平，不僅要對服務本身的輸入輸出、功能、上下文環境等元素進行語義描述，同時還要對Web服務的質量（Quality of Service，QoS）進行本體建模，完成對其語義的描述。

1 面向SaaS的SLA模塊框架圖

隨著科技的高速發展，云計算作為一種全新的網絡計算出現了。云計算的定義有很多種說法，它具有強大的計算和存儲能力，其連接了大量的網絡計算和服務，將這些通過云平臺結合起來，對資源的分配使用會更徹底。云計算環境下服務的本質與傳統互聯網的本質是完全不同的，用戶對于服務的期望也是不同的，服務等級協議SLA雖然在web服務端已經非常成熟，但是云服務需要一個不同于web服務的SLA管理框架。但總的來說，SLA的簽署都是一個雙方博弈的過程。雖然博弈的環境大不相同，但其本質是不變的，一些環境下需要博弈的雙方互換位置。在以往的研究中，已有不少基于云平臺的SLA管理框架，也提出了不少方法來解決這個問題［3－4］，也有一些文章詳細地分析了SLA的參數，但對于如何具體管理沒有細說。如何建立云環境下的SLA體系結構，如何對SLA進行管理［5］，使云環境下SLA的簽署和管理的研究具有重要的意義［6－7］。本文中，在己有的 CSLA 基本框架圖的基礎上，提出了關于面向SaaS的SLA模塊框架圖。

云計算的良好發展，已使業界發生了重大的改變，各種云平臺也隨之出現，未來這些平臺將會提供更多開放并且免費的資源。云平臺的資源可分為三層，即IaaS（Infrastructure as aService）層資源，PaaS（Plateform as a Service）層資源和 SaaS（Software as a Service）層資源（圖1）。隨著云服務的多樣化，不同的客戶可能共享同一出租商的云資源，出租商提供的不同的云資源可能被同一客戶使用，SLA的出現將很好地解決雙方的利益問題，它是站在客戶與出租商之間的一份服務水平保證。

IaaS層資源包括帶寬資源、計算資源、服務資源。IaaS層的資源可以被PaaS層資源調用，從而實現通用支持環境，通用中間件。SaaS層資源實現行業公共服務，行業專業服務等多層次的管理和組合，直接為多用戶的服務調用提供應用，滿足用戶需要（圖2）。

圖1 CSLA（Cloud Server Level Agreement）基本框架圖

圖2 面向SaaS的SLA模塊框架圖

云平臺是面向多種云用戶的，不同云用戶對于服務質量的水平要求各有差異。云平臺上的云服務出租商也提供著數量巨大的不同服務質量水平的云服務。通過QOS的參數評估，也可以定義應用的等級，如對于高危用戶的防御，對系統的安全性是必要的。用戶對云服務進行定制，需要與云服務出租商協商簽訂SLA以保障服務質量，同時云平臺需要對SLA進行監控、評估等管理，并根據評估結果對云資源進行優化。對云平臺中虛擬資源的分配優化管理將會提高服務的高效性。不同SLA標準的服務可能提供相同的功能給用戶，SLA的自動化管理就顯得非常重要。因此，在云平臺上實現面向SaaS的SLA管理是保證云平臺高效運行的重要一步。

云用戶進入云平臺后，根據自己的需求可以與云服務出租商之間進行SLA預協商，用戶提交特定的QoS參數給QoS服務查詢模塊進行查詢，包括提交待定的QOS參數和匹配QOS模塊，通過SLA識別與抽取模塊進行SLA抽取識別，反饋給SLA協商模塊。生成的SLA協商文檔通過SLA查詢模塊將云用戶的需求與本地模型中已有服務的SLA模塊進行比較，生成包含了云服務參數的不完全的SLA文檔。雙方通過反饋SLA文檔進行反復協商，直到雙方滿意，生成最終的SLA文檔。SLA監控執行模塊會部署與云用戶簽訂好的服務等級協議。

2 SLA的XML本體模型

由IBM提出的WSLA是一種基于XML的可擴展的語言，具有較強的靈活性，是針對Web Service領域的一種規范。使用XML定義SLA的語法模板，所有的元素被定義為XML模式類型，每個元素必須分配一個定義的類型。在XML格式的SLA文檔說明書中（圖3），各參數有一系列的數據類型和對象屬性，這些數據類型和對象屬性決定了SLA的特點。

圖3 典型的XML格式的SLA文檔說明書

定義XML中SLA的參數p的數據類型和對象屬性的集合

其中，集合p中的t和vp分別表示SLA的租戶和租期，集合sd中的sp表示服務描述參數，slo由集合slap和集合ep組成，集合vh中的pd和ao分別表示違例處理中的謂詞和行為。服務等級目標slo（p）＝ ｛slap｜mt，f，op，ms｝∪ ｛ep｜th｝，集合slap為服務等級，其中的mt表示度量尺度，f為功能函數參數，op為操作數，ms表服務測量。集合ep為參數表達式相，kth為參數閾值。f（p）為SLA的外部參數，slo（p）為內部參數。其中用戶的輸入的文本參數可表示為

則文本參數和SLA的XML參數的相似度ps可以表示為評估文本參數和SLA的XML參數的相似度是非常必要的，因為云端的SLA識別和抽取模塊需要從用戶的輸入參數中提取相關的域，并設定SLA各個域的參數值。上式是SLA識別和抽取模塊的核心功能。其首先評估用戶輸入的文本參數，若該文本參數和SLA的XML模型本體相似度大于一個預先設定的閾值，則將用戶的文本參數賦值到相關域中。反之，則向用戶返回相關的錯誤狀態，提示用戶參數未采納。

3 結束語

目前云計算已經成為IT行業的研究熱點，是未來計算機研究的主要方向，隨著云計算相關技術及各個領域的發展成熟，其應用也將多元化。本文分析了云計算與SLA結合的重要性和必然趨勢。云計算環境下服務等級協議SLA的研究將會提高服務的安全性和可靠性，本文著力于云服務等級協議的研究，提出了的CSLA協商模型，并闡述了面向SaaS的SLA管理框架。未來的工作目標是實現一個完整的基于SLA的云計算管理框架，后續問題有待于更進一步的深入與完善。

［1］ Alhamad M，Dillon T，Chang E.Conceptual SLA framework for cloud computing［C］.Dubai：2010 4th IEEE International Conference on Digital Ecosystems and Technologies（DEST），2010：606－610.

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［3］ Liu D，Kanabar U，Lung C H.A light weight SLA management infrastructure for cloud computing［C］.Reginask：2013 26th Annual IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering（CCECE），2013：1－4.

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［5］ Morin J，Aubert J，Gateau B.Towards cloud computing SLA risk management：issues and challenges［C］.Maui，HI：2012 45th Hawaii International Conference on System Science（HICSS），2012：5 509－5 514.

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