بخشی از مقاله
چکیده
تدارک منبع به شکلی پویا را میتوان تکنیکی چالشبرانگیز برای پاسخ به نیازمندیهای توافق در سطح سرویس - SLA - و آنهم برای برنامههای کاربردی چندلایهای در محیط رایانش ابری مبتنی بر مجازیسازی دانست. فعالیتهایی که قبلاً به بررسی و حلوفصل این چالش پرداختهاند، بر مبنای یک روش مبتنی بر نادیدهگیری هزینه و یا یک روش آگاه از هزینه بودهاند. اگرچه هر دو روش ممکن است متحمل نقضهای مکرر SLA باشند. چراکه این روشها،این مزیت را که یک برنامهی چندلایهای میتواند SLA را در پیکربندی جدید تضمین نماید را نادیده گرفتهاند. در این مقاله قصد داریم تا یک روش آگاه از مزیت را با نظریهی کنترل بازخورد برای حل این مسئله ارائه دهیم. نتایج آزمایشی مبتنی بر ردیابی بارهای کاری نشان میدهد که روش پیشنهادی ما میتواند هزینهی تدارک منبع را به میزان 30 درصد، در مقایسه با روشی که هزینه را نادیده میگیرد کاهش داده و به شکلی کارآمد میتواند میزان نقضSLA را در مقایسه با روش آگاه از هزینه کاهش دهد.
.1 مقدمه
رایانش ابری مبتنی بر مجازیسازی را میتوان بهعنوان یک مدل جدید تحویل سرویس در نظر گرفت Vaquero - - 2008 که در آن، منابع را میتوان به شکلی پویا بر روی ماشین مجازی - VM - تدارک ساخت - - - 2009 Armbrust . - 2011- Pettey امروزه بسیاری از پلتفرمهای رایانش ابری واقعی، مانند EC2 آمازون - سایت آمازون - 2013-، رایانش هوشمند - IBM - http://www.ibm.com/cloud-computing/social/us/en-2013، و opSource Cloud - http://cloud-vpn.net/,- 2013 - دارای چندین نوع منبع ماشین مجازی میباشند که برنامههای کاربردی چندلایهای را مورد میزبانی قرار میدهد. در اینجا، منابع ماشین مجازی را میتوان شکلی از منابع فیزیکی همچون تعداد هستههای پردازنده ، اندازهی حافظه و غیره در نظر گرفت. در این نوع رایانش ابری، کاربران میتوانند به شکلی انعطافپذیر منابع موردنیاز خود را بر اساس تغییر بار کاری تحت یک مدل قیمت گذاری مبتنی بر استفاده، افزایش یا کاهش دهند. ازاینرو ، این کار میتواند کاهش قابلملاحظهی هزینه را در مقایسه با روشهای معمول به همراه داشته باشد.
اگرچه این قابلیت ارتجاعی با افزایش پیچیدگی سیستم همراه است. این کار باعث ایجاد چالشهای جدیدی برای پاسخ به توافق سطح سرویس - SLA - در یک برنامهی کاربر میشود:
1. فعالیتهای بازپیکربندی مجدد در سطح ماشین مجازی دارائی تأثیر زیادی بر روی کارائی برنامه میباشد، - 2007-Zhang - - Bennani -2005 - بهآسانی نمیتوان SLA برنامهی کاربردی را در زمان اجرای این فعالیتها تضمین کرد
2. در یک بار کاری خاص و چندین منبع ماشین مجازی موجود، نمیتوان بهترین استراتژی تدارک منبع ماشین مجازی را برای رسیدن به هدف کاهش هزینه به دست آورد - - - Sharma-2011, Urgaonkar-2008
اولین چالش را میتوان ناشی از SLA در بین یک سرویسدهندهی ابری و کاربران آن دانست. بعضی از فعالیتها، تأثیر بازپیکربندی مجدد را بر روی رفتار برنامه در نظر گرفتهاند، ولی فقط فاکتور کارائی در این خصوص مد نظر قرار داده شده است. ما یک روش آگاه از مزیت را برای پاسخ به مسئلهی تدارک منبع به صورت خودکار ارائه میدهیم که بر مبنای نظریهی کنترل بازخورد میباشد. این مزیت، نشاندهندهی رضایت بخشی بهدستآمده از مد زمانی بوده که برنامهی چندلایهای به شکلی پیوسته به تضمین SLA در پیکربندی جدید میپردازد. روش پیشنهادی ما، از هر دو نوع هزینه - هزینهی زیر ساختار و انتقال - و مزیت متناظر بهره میبرد. این روش میتواند تأمین منبع را بر اساس تغییرات بار کاری تطبیق داده تا بتواند نیازمندیهای SLA برنامهی کاربردی را پاسخ دهد.
نقش اصلی که در این مقاله ایفا کردهایم بدین شرح است:
· یک الگوریتم کنترل بازخورد را بر مبنای اصل بیشینهسازی نرخ سود پیادهسازی کردهایم. این الگوریتم میتواند ما را به هدف کمینهسازی هزینهی زیر ساختار که در معرض محدودیت نیازمندیهای SLA میباشد، برساند.
· ما روش خود را بر روی یک برنامهی کاربردی چندلایهای مورد ارزیابی قرار دادهایم.
.2صورتمسئله و تجزیهوتحلیل
1,2 صورت مسئله
پلتفرمهای ابری عموماً یک سری منابع ماشین مجازی همگن را بر بنای مدلهای قیمت مختلف فراهم میسازند. هزینه به ازای هر هسته ممکن است به صورت بالا خطی و یا زیرخطی با افزایش تعداد هستهها افزایش پیدا کند. ازاینرو تصمیمگیری در خصوص انتخاب بهترین استراتژی انتخاب منبع ماشین مجازی و آنهم با در نظر گرفتن کاهش هزینهی زیر ساختار امری چالشبرانگیز میباشد. یک ماشین مجازی بهعنوان یک محیطی که برنامهی کاربردی چندلایهای را مورد میزبانی قرار میدهد میتواند بهوسیلهی چندین پیکربندی مجدد و در زمان نوسان بار کاری تدارک دیده شود:
1. تغییر اندازهی ظرفی: تغییر اندازهی ظرفیت را میتوان تکنیکی دانست که کمترین میزان سربار را برای مشخص کردن ظرفیت برای یک نمونه VM دارد و بدین شکل کار میکند که تعداد هستههای پردازنده و اندازهی RAM موجود را کاهش میدهد این روش بر این مبنا کار کرده که ماشین فیزیکی دارای ظرفیت بیکار کافی میباشد - . - www.xen.org//:http
2. کپیهایی از ماشین مجازی: بدین عنا بوده که تغییر تأمین منبع بهوسیلهی افزودن یا حذف نمونههای ماشین مجازی صورت میگیرد. این کار باعث شده تا سرباری بر روی سیستم متحمل شود چراکه مدیریت طول عمر ماشین مجازی امری زمانبر است - . - Clark-2005
3. مهاجرت ماشین مجازی: مهاجرت ماشین مجازی به این معنا بوده که وضعیت یک ماشین مجازی میتواند از یک ماشین فیزیکی به یک وضعیت دیگر و آنهم بدون ریستارت کردن ماشین مجازی تغییر کرد، چراکه وضعیت دیسک مربوط به ماشین مجازی بر روی یک سیستم فایل اشتراکی قرار گرفته است - -Xu J , Zhao 2007،. - 2005- Bennani
2,2 تجزیه و تحلیل مسئله
در اینجا فرض بر آن است که یک برنامهی کاربردی چندلایهای، یک SLA زمان پاسخ 99 درصدی را نشان گذاری کرده و زمان پاسخ برای چنین برنامهای باید کمتر از 500 میلی ثانیه باشد. این بدین معنا بوده که در صورتی که بار کاری زیاد باشد، برنامه های کاربردی باید منابع بیشتری را برای پاسخ به SLA تخصیص دهد. در صورتی که تأخیر در انتقال یک عمل بازپیکربندی مجدد برابر با دو ثانیه باشد. یک استراتژی تدارک منبع میتواند باعث شده تا یک برنامهی کاربردی چندلایهای حداقل 198 ثانیه در پیکربندی جدید باقی بماند. دلیل آن این بوده که برنامهی کاربردی از نظر هزینه حساس بده و این راه حل میتواند هزینه را برای پاسخ به SLA کاهش دهد. فعالیت ما، هردوی هزینهی زیر ساختار و انتقال را در نظر میگیرد. همچنین مزیت احتمالی را پس از پیکربندی برای یک برنامهی کاربردی چندلایهای در نظر میگیریم.
.3معماری امنیتی و تخمین کاراوی
3.1 معماری سیستم
شکل شماره یک، پیادهسازی نمونه معماری پیشنهادی ما را نشان میدهد. این معماری شامل چهار بخش اصلی میباشد. مدل کارائی وب، مدل قیمت گذاری ماشین مجازی، مدل تأثیر کارائی وب و موتور تدارک منبع. نظارت و پیش بینی: این مؤلفه در ابتدا اقدام به ردیابی بار کاری برنامهی کاربردی میکند که برای اینکار، نرمافزار نظارت و مدیریت - . - 2013 . http://www.hyperic.com/,
· را بهبود داده و سپس اقدام به پیش بینی بار کاری آینده بر مبنای یک ابزار آماری به نام Common-Math میکند . - 2013. http://commons.apache.org/proper/commonsmath/, -
· ارزیابی: از ارزیابی برای ایجاد توابع هزینه و مزیت برای یک برنامهی کاربردی چندلایهای استفاده میشود. نتیجه ی آن میتواند نشان دهد که آیا SLA تحت بار کاری پیش بینی شده ارضا شده است یا خیر.
· برنامه ریز: برنامه ریز، که اقدام به پیادهسازی روش تدارک مبتنی بر تقاضای ما میکند.
· اجرا کننده: این مؤلفه، مسئولیت فراهم کردن منابع موردنیاز برای یک برنامهی کاربردی چندلایهای را بر اساس نتایج ایجاد شده بهوسیلهی برنامه ریز بر عهده دارد.
