面向虚拟资源云计算资源管理机制.pdf
匡华 陈栋
摘 要 云计算可以让用户在实现经济、可靠、高效的计算资源的同时还不增加购置资源的额外开销。这个目的的实现需要加大虚拟资源的利用力度。那么怎样更加科学合理地利用和管理虚拟资源，也成为了当前众多业内人士所关注的核心问题。
关键词 面向虚拟资源；云计算管理机制；策略
中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）211-0088-02
云计算主要是借助于虚拟化的技术来对大量的虚拟资源进行有效整合，从而为用户提供PaaS服务、SaaS服务以及IaaS服务等。对于虚拟资源的管理程度对云计算平台所提供的服务质量有直接关系，因此本文的研究重点也将落脚在虚拟资源的管理方面，进而提出专门的管理机制和管理策略，确保其有效性。
1 研究背景
虚拟化技术从软件模拟、虚拟化层翻译、容器虚拟化三大阶段的发展，并在近10年得到了大面积推广和应用。
很多企业经历了用Cirtix的xenserver实现了终端的虚拟化，用VMware的vsphere实现服务器资源的整合，用微软的SCVMM实现windows服务的虚拟化，再到用开源的openstack去实现虚拟化基础架构，然后又面临着用开源的docker去实现容器虚拟化。但现在面临着不同时期不同需求建设的多个云平台（下面简称“多云”），基础架构不可以互通，资源不可以复用，运维不可以集中管理。
另外，企业在应用了虚拟化技术之后，对于业务资源的规划设计越来越不严谨，甚至连tpmc值都不再提供，一切推给虚拟化可以弹性伸缩。
2 研究目的
将规定+技术相结合来优化云计算资源。
3 研究内容
本文主要从技术层面出发，对面向虚拟资源的云计算资源管理机制及策略进行研究分析，对虚拟资源的定义、具体分组情况进行研究，再具体分析面向虚拟资源云计算的管理策略，包含资源预留策略和状态分析、资源预留调度策略分析等。具体如下。
3.1 面向虚拟资源云计算资源管理机制
云计算使用虚拟化技术：因此与传统的计算模式不同：用户能使用的更多是借助于VMware、XEN/ citix等虚拟平台在物理资源上构建出的模拟资源，而不再是单一的物理资源。此模拟资源也被称为虚拟服务器。也就是我们常说的“云端”。
3.1.1 资源定义
云端可用资源主要是由虚拟资源和物力资源构成的，当然这些资源需要进行统一高效的管理。在本文研究中将可用资源用slot即可调度单元进行表示，物理资源中slot代表物理主机，虚拟资源中slot代表的是二元組U（C：M）。其中M代表内存总数大小，C所代表的是CPU的大小。如果一个虚拟服务器用Pi代表，那么它所能够提供的slot大小可以采用下列公式计算：
Slotpi=min{Ci/C，Mi/M}
Ci代表虚拟服务器CPU容量大小，Mi代表的则是内存数量。
3.1.2 资源具体分组
结合云计算所提供的服务类型来看，云端不同资源之间也存在着一定的共性，或者是所使用的操作系统能够提供特殊的应用环境，让用户不是得到一个裸机资源，而是直接可以在他们所熟悉的环境中进行应用。对于无规则的资源进行统一的调度和分配对于资源数量庞大的云端而言明显不合适，不仅效率低下，也会导致资源在具体使用的过程中出现混乱现象。所以在本次研究中引入了Group分组思想，将特性比较相似的资源可以划分为一个小组当中，然后采用四元组进行命名，通过分组的形式可以更加清楚的指导某个分组当中可以提供的资源数量以及资源类型。
3.2 面向虚拟资源云计算具体管理策略
3.2.1 资源预留策略分析
资源预留策略可以为用户复杂应用需求在特定的时间段内提供需要的资源，以此来确保用户对于QOS和SLA的需求，但因为资源预留和分配之间相互分开，所以只有用户请求才会被分配使用，如果没有分配使用不能给其他用户预留也无法给预留者使用，所以本次研究中引进了资源的借入和借出策略。
资源预留实际操作过程中需要在特定的时间内为特定的用户提供专门的资源。每个资源的预留请求都能采用四元组形式进行命名。比如R（C：G：N：Ts：Te）。其中C所代表的是消费实体，对预留资源的关系进行描述；G代表请求的资源组，请求资源总数采用N表示，预留开始结束时间分别用Ts：Te表示。每个资源组都需要对其资源预留的情况进行妥善的记录，只要是成功记录的资源预留信息，资源管理器会将记录进行妥善的保存。
3.2.2 资源预留状态分析
当发出预留申请之后，就会呈现出8种状态，而不同状态之间也会进行相应的转换，图1为不同资源预留状态之间的转换关系。
在提交了预留申请之后就会进入到验证阶段，如果用户申请满足验证，就会同意申请，否则则会拒绝。在具体验证的过程中若用户发现预留申请无法满足自身的实际需求可以取消，但云端管理员认为剩余资源能够满足客户需求，认为取消不合适，就会继续进入容易状态。
3.2.3 资源预留的调度策略分析
在实际操作的过程中为了避免资源的预留操作过于频繁，通常规定只有处于顶层的消费实体才可以进行专门的资源预留申请等相关操作。而下层的消费实体则是预留上层资源，最多也只能预留上层消费实体既有的拥有资源。在本次文中所提到的消费实体C并不专门指某个具体的用户，而是在逻辑关系上存在从属关系的用户组，所代表的也是具有共性的小组或者部门等。消费实体也可以采用四元组的形式进行表示，其中消费实体采用Cp表示，下层消费实体采用Cc进行表示；Cu和Ca分别代表用户和管理员。
通过采取借入或者借出的调度策略，能够有效减少预留资源负载过大以及利用率过低的问题。如果预留资源没有得到完全利用允许消费实体将闲置的预留资源借出，同时也允许在预留资源相对紧张的情况下，向同级或者上层、下层消费实体借入相应的闲置预留资源。
4 讨论
虚拟资源对于云计算平台服务质量的高低意义重大，因此本文的研究重点也是放在虚拟资源的云计算资源管理上。本文对面向虚拟资源云计算管理的发展背景进行分析，当前虚拟化技术已经取得了较好的发展而且在今后也将会推广使用，但是企业对于虚拟化技术的应用并不严谨，所以需要研究面向虚拟资源的云计算资源管理机制，分别从虚拟资源的预留策略、预留状态和调度策略等方面进行分析。
5 结论
通过开展具体的研究分析主要得出以下结论：
1）云计算在当前我们所处的互联网发展时期具有显著的存在和应用优势，它可以在提高效率的同时不增加成本，因此得到了不少人的青睐。
2）云计算主要是借助于虚拟化的技术来对大量的虚拟资源进行有效整合，从而为人们提供更加多样化的服务，因此对虚拟资源的基本内容与管理机制进行研究也是必不可少的。
3）在研究面向虚拟资源云计算管理策略时需要从不同的角度出发，这样才可以为具体的实践活动提供更大的指导价值。
4）在应用已有关于面向虚拟资源云计算管理策略指导实践时，必须要具有针对性和可行性，结合实际情况，因地制宜，不可照搬照抄。
参考文献
[1]陈富明.面向虚拟资源的云计算资源管理机制探讨[J].中国科技纵横，2012（5）：16.
[2]许国森，雷婉.虚拟化云计算中资源管理研究与应用[J].电子技术与软件工程，2017（7）：181.
