虛擬化云計(jì)算中資源管理研究與應(yīng)用

許國(guó)森++雷婉

摘 要 隨著科技的快速發(fā)展以及社會(huì)的進(jìn)度，云計(jì)算作為一種全新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，越來(lái)越受到客戶的青睞。虛擬化技術(shù)與云處理技術(shù)完美結(jié)合，可以應(yīng)用到資源管理工作中。這樣的管理模式不僅可以節(jié)省使用成本，應(yīng)用起來(lái)還比較便捷。本文就Platform公司開(kāi)發(fā)的Excalibu虛擬化云計(jì)算架構(gòu)、云計(jì)算資源管理策略設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析，希望對(duì)大家的相關(guān)工作有所裨益。

【關(guān)鍵詞】虛擬化 云計(jì)算 實(shí)施 準(zhǔn)確 模塊

云計(jì)算是一種全新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方式，它是將以網(wǎng)絡(luò)為核心的人為處理模式代替原有的以桌面為核心的任務(wù)處理模式，然后利用計(jì)算系統(tǒng)來(lái)支持互聯(lián)網(wǎng)的多種應(yīng)用。云計(jì)算中的“云”表示大量的計(jì)算機(jī)，它的規(guī)模不是一成不變的，而是動(dòng)態(tài)變化的。云計(jì)算使計(jì)算機(jī)分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，這使很多企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)商互聯(lián)網(wǎng)相似。這樣，企業(yè)就可以將資源切換到需要的應(yīng)用上面，根據(jù)需求訪問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)邏輯，客戶簡(jiǎn)化了使用流程，從而可以將更多精力投入到其它工作。

云計(jì)算是多種技術(shù)混合演進(jìn)的結(jié)果，很多大公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了自己的云計(jì)算技術(shù)，比如Amazon、Goole、IBM、Platform、微軟以及雅虎等公司的云技術(shù)。Platform公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字管理系統(tǒng)Excalibur可以將虛擬資源以及物理資源進(jìn)行整合，這樣就可以構(gòu)建一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)，為公司云計(jì)算服務(wù)管理和維護(hù)。Excalibur可以利用自身優(yōu)勢(shì)對(duì)多種虛擬環(huán)境進(jìn)行管理，另外還可以非常友好的支持多種虛擬化產(chǎn)品。下面就Excalibu的架構(gòu)以及使用進(jìn)行分析。

1 Excalibu的基本情況

Excalibu可以根據(jù)用戶需求，對(duì)資源進(jìn)行自動(dòng)分配、管理和維護(hù)，不僅可以降低IT消耗率，還可以提高物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的產(chǎn)出。各個(gè)廠商提供的虛擬化技術(shù)也是區(qū)別的，不同的產(chǎn)品虛擬化技術(shù)以及管理平臺(tái)的多樣性會(huì)讓使用者大傷腦筋，Excalibu的出現(xiàn)解決了上述問(wèn)題。Excalibu可以將IT資源、客戶基礎(chǔ)信息、產(chǎn)品應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一整合，構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)。

Excalibu包含四個(gè)基本功能模塊，分別是Cloud GUI模塊、ICM模塊、CES模塊以及PVMO模塊。在Cloud GUI模塊中，Excalibu的云交互界面更簡(jiǎn)化我們?nèi)粘９ぷ鳎芾韱T以及客戶可以利用自己網(wǎng)路終端申請(qǐng)資源，隨后對(duì)這些資源整合、處理與分析，進(jìn)而為我們服務(wù)。這種簡(jiǎn)單的使用模式，不僅節(jié)約了大量的工作時(shí)間，還省去了不必要的開(kāi)支。ICM模塊可以管理Excalibu提供的服務(wù)，根據(jù)Application Definition對(duì)資源定義，資源的申請(qǐng)與調(diào)度都是根據(jù)契約來(lái)進(jìn)行的。Master可以通過(guò)Contract向云計(jì)算處理中心申請(qǐng)資源憑證。CES模塊是一種集群模塊，它通過(guò)將分散、相互關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)部分進(jìn)行集合，來(lái)完成平臺(tái)底層的主機(jī)資源管理工作。此處理過(guò)程不等同于之前過(guò)程，之前過(guò)程過(guò)于乏味，可以在多節(jié)點(diǎn)之前分配資源，做到合理分配資源。通過(guò)Platform EGO，不進(jìn)可以獲得物流資源，還可以獲得虛擬資源，從而利用不同策略完成對(duì)資源的合理調(diào)度。PVMO模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理機(jī)以及虛擬機(jī)的管理。這樣管理員只需要處理用戶資源請(qǐng)求，其后的數(shù)據(jù)處理以及維護(hù)管理工作就交由PVMO模塊執(zhí)行。

2 云計(jì)算資源管理模型Excalibu對(duì)虛擬化容器的支持

近些年，隨著高新技術(shù)的發(fā)展以及虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，很多互聯(lián)網(wǎng)公司研發(fā)出了自己的虛擬化平臺(tái)，這些平臺(tái)不都是應(yīng)用同一種技術(shù)，主要是由于內(nèi)部形式?jīng)Q定的。為此，我們?cè)趹?yīng)用虛擬化云計(jì)算平臺(tái)時(shí)，應(yīng)該支持多異構(gòu)虛擬化容器。有的虛擬化平臺(tái)利用了linux為基礎(chǔ)，這樣不僅可以將平臺(tái)用于hypervisor外，還可以將linux作為通用的操作系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)這樣的操作流程，不僅使我們?cè)贚inux hypervisor平臺(tái)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，同時(shí)我們還可以通過(guò)這樣的平臺(tái)處理其他的事情。另外采用Linux可以使用Linux應(yīng)用編程接口。Platform成熟的網(wǎng)格管理軟件EGO可以很方便的安裝到Linux平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源進(jìn)行管理的功能。不僅如此，Excalibu還可以利用Adapter方式對(duì)虛擬化產(chǎn)品進(jìn)行支持，基于此種方式，我們只需要通過(guò)Adapter接口方法就可以較為容易的增加對(duì)虛擬化容器的支持，不僅可以多平臺(tái)兼容，還可以對(duì)這些平臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)展，做到隨時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)，大大推動(dòng)了虛擬化云計(jì)算中資源管理的應(yīng)用。

3 云計(jì)算資源管理策略設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Excalibu通過(guò)對(duì)資源分組的方式來(lái)對(duì)它們進(jìn)行管理，按照工程師預(yù)先的設(shè)計(jì)與分類，主要分為Excalibu資源、物理資源以及存儲(chǔ)資源三種。分組管理資源使得Excalibu可以適應(yīng)云計(jì)算資源的種類變化，而且在同一個(gè)資源池中對(duì)資源的調(diào)度可以采用成熟的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法，這樣不僅可以增加云計(jì)算系統(tǒng)的可靠性，還可以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

相對(duì)于其他資源管理工具，Excalibu虛擬機(jī)調(diào)度要復(fù)雜得多，根據(jù)虛擬機(jī)類別不同，需要對(duì)每一個(gè)虛擬機(jī)組進(jìn)行調(diào)度。調(diào)動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段，分別是創(chuàng)建VM調(diào)度策略，啟動(dòng)VM調(diào)度策略和遷移策略。Excalibu中共享儲(chǔ)存的實(shí)現(xiàn)是主機(jī)上利用Linux的mount命令掛載專門的文件系統(tǒng)。通過(guò)專有的存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以將文件保存在共享存儲(chǔ)區(qū)間內(nèi)，通過(guò)這樣的存儲(chǔ)，資源池中的其他機(jī)器就可以隨時(shí)訪問(wèn)這個(gè)文件，為資源調(diào)度的負(fù)載均衡提供必要的條件。同時(shí)，還可以使資源更加整合，提高資源使用效率。

Excalibu有三種基本策略滿足用戶的使用需求，常見(jiàn)的一種策略是UT策略，此策略是以均衡資源池中物理節(jié)點(diǎn)利用率作為工作目標(biāo)，然后自動(dòng)選擇較為合理的方式啟動(dòng)虛擬機(jī)。虛擬機(jī)的靜態(tài)遷移是從一個(gè)VMM上遷移到另一個(gè)VMM上，以保證均衡處理器上面的服務(wù)器運(yùn)行的負(fù)載處于正常工作狀態(tài)，相對(duì)于靜態(tài)遷移，動(dòng)態(tài)遷移對(duì)軟硬件的要求就比較高了，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比較繁瑣。

Excalibu利用資源管理PTM框架對(duì)虛擬機(jī)服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)有服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)將出現(xiàn)故障的服務(wù)機(jī)遷移到其它服務(wù)器上面。

通過(guò)虛擬化云計(jì)算對(duì)資源管理后，海量資源可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)的融合，資源池也得到了符合客戶要求的分組。另外，云計(jì)算使用戶與資源管理相分離，當(dāng)需要獲取資源時(shí)，才需要單獨(dú)付費(fèi)，這樣節(jié)省了企業(yè)開(kāi)銷和運(yùn)營(yíng)成本。虛擬化云計(jì)算對(duì)資源管理有著非常高的靈活性，它可以應(yīng)用于各行各業(yè)中。Excalibu平臺(tái)的建立實(shí)現(xiàn)了資源的優(yōu)化配置，提高了系統(tǒng)的資源利用效率和用戶的滿意度，相信隨著此技術(shù)的更深層次發(fā)展，其巨大應(yīng)用潛力將會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。

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作者單位

1.深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 廣東省深圳市 518000

2.國(guó)家超級(jí)計(jì)算深圳中心（深圳云計(jì)算中心） 廣東省深圳市 518055