支持聯邦形態(tài)的云資源動態(tài)管理技術研究.pdf

1、本文旨在研究云聯邦環(huán)境中多目標優(yōu)化的資源管理問題。多目標一方面包括用戶在使用云服務時簽署的服務等級約定中，對于自己將要部署到云環(huán)境下的應用的需求進行約束，包括性能需求、可用性需求和成本需求。另一方面包括云服務提供商對所屬物理服務器的資源利用率的需求，目的是減少能耗以達到節(jié)約運營成本的目標。作為云計算“pay-as-you-go”商業(yè)理念下重要的一員，云服務提供商，尤其是公有云服務提供商，總是力求以最低的能耗滿足所有云應用的需求。所以云環(huán)

2、境下的資源管理需要在滿足用戶需求和降低云服務提供商的成本之間進行平衡。顯而易見，更多的資源保障了應用的性能和可用性，但出于用戶成本的考慮，資源的供給不能過剩，同時過剩的資源也增加了云服務提供商的運營成本；反之，如果云應用資源供給不足，盡管云服務提供商的運營成本可以降低，但會導致云應用不能滿足用戶對于性能和可用性的需求。因此，如何設計一套云環(huán)境下滿足多目標約束的資源管理方案，成為了云服務用戶和云服務提供商雙方都非常關注的話題。
　　

3、同時，隨著虛擬化技術的普及，越來越多的企業(yè)建立了自己的私有云以降低運營成本，更好地管理異構的物理服務器。但私有云中的計算和存儲等資源畢竟是有限的，很有可能滿足不了日益龐大的應用需求。出于不購買更多的物理服務器而節(jié)約成本的考慮，私有云服務提供商選擇向公有云服務提供商租借一部分資源來彌補自己計算和存儲等能力的不足，這就構成了云計算的聯邦形態(tài)。在云聯邦環(huán)境下，資源管理方案將遇到更大的挑戰(zhàn)，比如計算可用性將需要考慮多個云環(huán)境的情況。因此，如何改

4、進云資源管理模型以支持聯邦形態(tài)是當下需要解決的重要問題。
　　本文提出了一種支持聯邦形態(tài)的云資源管理方案。首先分析探討了云服務用戶和提供商各自的需求和這些需求之間的制約關系，然后將云資源管理問題抽象成多目標優(yōu)化問題，采用串行帶權值的多目標優(yōu)化方法，以滿足用戶最關心的需求為首要目標，進而順序地達成各個目標，最終得到資源部署和調整方案。同時分析了構建云聯邦的動機，根據應用的分層結構，提出了三種云聯邦形態(tài)：垂直、水平和混合云聯邦。擴展了

5、現有云環(huán)境中的架構，以支持聯邦形態(tài)，包括云聯邦中心，負責云服務的注冊、匹配和協作，以及云服務提供商的管理和云聯邦的構建與銷毀等職責。
　　最后，為了驗證本文提出的資源動態(tài)管理方案的正確性和有效性，本文模擬真實云環(huán)境下基礎設施的架構，設計并實現了兩個實驗，使用不同的真實負載量數據對完整的方案進行驗證。具體的驗證內容包括：預測負載量、計算需要的虛擬資源數、放置虛擬機以保證可用性、調整虛擬機以保證資源利用率達到節(jié)省能耗的目的。實驗結果表