關(guān)于云計(jì)算資源消耗監(jiān)測(cè)的研究

危光輝

摘 要：隨著云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來(lái)越大，要保證其高能效地運(yùn)行，必然需要對(duì)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心服務(wù)器資源消耗進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與調(diào)控。文章對(duì)云計(jì)算資源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了分析，并確定了云計(jì)算資源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)周期，為實(shí)現(xiàn)后續(xù)的資源調(diào)度提供了技術(shù)和數(shù)據(jù)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算資源消耗；監(jiān)測(cè)技術(shù)；監(jiān)測(cè)周期

1.引言

虛擬化技術(shù)使得云計(jì)算中心的規(guī)模越來(lái)越強(qiáng)大，為確保云計(jì)算數(shù)據(jù)中心能夠高效運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)云計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心的監(jiān)測(cè)與管理就顯得尤為重要。本文研究了云計(jì)算資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和如何確定資源監(jiān)測(cè)的周期，為進(jìn)一步的云計(jì)算資源監(jiān)測(cè)打下理論基礎(chǔ)。

2.資源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)分析

傳統(tǒng)的系統(tǒng)資源消耗監(jiān)測(cè)技術(shù)有多種，例如采用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，或采用Web應(yīng)用程序等均可實(shí)現(xiàn)[1]，在本文中，提出了另一種監(jiān)測(cè)技術(shù)： XML技術(shù)[2]。XML（eXtensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）起源于SGML（Standard Generalized Markup Language），是SGML的一個(gè)簡(jiǎn)化版本，非常適合于在Web上或者其它多種數(shù)據(jù)源間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。XML技術(shù)相對(duì)于前幾種監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，具有支持智能代碼、智能搜索以及平臺(tái)無(wú)關(guān)性的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為一種通用的數(shù)據(jù)交換方式，被廣泛作為跨平臺(tái)數(shù)據(jù)交互的工具[3]。因此，云計(jì)算資源的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集能夠采用XML來(lái)實(shí)現(xiàn)。

基于XML的樹(shù)狀文檔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以構(gòu)建出云數(shù)據(jù)中心資源消耗監(jiān)測(cè)模型，如圖1所示：

圖1中各層監(jiān)控節(jié)點(diǎn)與物理機(jī)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示：

資源消耗監(jiān)測(cè)模型通過(guò)Socket實(shí)現(xiàn)三層結(jié)構(gòu)間的連接[4]。Terminal層由Ordinary nodes組成，Ordinary nodes部署在云系統(tǒng)服務(wù)器上，對(duì)Terminal層Ordinary nodes的設(shè)計(jì)要求是對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)資源消耗信息通過(guò)XML進(jìn)行獲取，并向上層傳遞。在Ordinary nodes上配置XML獲取CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)屬性及各自的利用率，并將此信息傳到Server層數(shù)據(jù)庫(kù)中，再由Server層數(shù)據(jù)庫(kù)匯總，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行稀釋處理后，向Managers層數(shù)據(jù)庫(kù)傳遞。在Managers層的中心服務(wù)器上部署Monitoring center并提供數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口，通過(guò)Web Interface以網(wǎng)頁(yè)界面形式展示所調(diào)用Managers層數(shù)據(jù)庫(kù)，形成監(jiān)測(cè)結(jié)果，為實(shí)現(xiàn)云計(jì)算任務(wù)的調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。

3資源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)周期的確定

資源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Terminal端的功能是實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)周期是資源實(shí)際性能值與負(fù)載監(jiān)測(cè)值之間決定其一致性的最主要的因素。一致性指標(biāo)反應(yīng)了監(jiān)測(cè)資源的實(shí)際值與監(jiān)測(cè)值之間的吻合情況。在云計(jì)算資源消耗監(jiān)測(cè)中，主要包括CPU、內(nèi)存和帶寬三類資源的消耗，這三類資源消耗在實(shí)時(shí)負(fù)載均衡調(diào)度、資源節(jié)能調(diào)度、計(jì)算資源利潤(rùn)最大化等方面，均屬于最重要的指標(biāo)，對(duì)其確定一致性指標(biāo)具有重要意義。

在此以CPU資源消耗為例，確定監(jiān)測(cè)周期與一致性的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中，采用每秒鐘采樣5次，即設(shè)置監(jiān)測(cè)周期為200ms，以一臺(tái)HP服務(wù)器為實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，在服務(wù)器上部署了Refresh回調(diào)對(duì)象，Refresh回調(diào)對(duì)象是以ICE[5]對(duì)象的形式實(shí)現(xiàn)的。就常識(shí)來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)周期越短必然一致性越高，實(shí)測(cè)值和真實(shí)值越吻合。經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果顯示，采樣周期越短，資源消耗監(jiān)測(cè)值和實(shí)際負(fù)載消耗的一致性程度越高，這與常識(shí)一致；在1.8秒之后，采樣值和實(shí)際負(fù)載的一致性呈震蕩波形，說(shuō)明在采樣周期大于1.8秒時(shí)，其一致性變差，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響明顯；在[0，1]秒內(nèi)采樣值和實(shí)際負(fù)載的一致性迅速增加，在[1，1.8]內(nèi)，一致性增加趨于平緩，因此通過(guò)一致性來(lái)綜合考慮監(jiān)測(cè)周期的取值，監(jiān)測(cè)周期的合理區(qū)間應(yīng)該為（0，1.8]秒，1秒應(yīng)該是較好的選擇。

4.結(jié)語(yǔ)

文章提出了資源消耗監(jiān)測(cè)模型，對(duì)云計(jì)算資源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了分析，并確定了云計(jì)算資源消耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)周期，為實(shí)現(xiàn)后續(xù)的資源調(diào)度提供了技術(shù)和數(shù)據(jù)的理論基礎(chǔ)。今后的工作是根據(jù)資源消耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)上獲取的數(shù)據(jù)，從如何實(shí)現(xiàn)云計(jì)算資源合理調(diào)度、節(jié)能調(diào)度以及計(jì)算資源利潤(rùn)最大化等方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

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