云計算的關鍵技術——資源調度

　　資源調度是指在特定的資源環(huán)境下，根據一定的資源使用規(guī)則，在不同的資源使用者之間進行資源調整的過程。這些資源使用者對應著不同的計算任務例如一個虛擬解決方案，每個計算任務存操作系統(tǒng)中對應于一個或者多個進程。通常有兩種途徑可以實現(xiàn)計算任務的資源調度:在計算任務所在的機器上調整分配給它的資源使用量，或者將計算任務轉移到其他機器上。圖5.3是將計算任務遷移到其他機器上的一個例子。在這個例子中，物理資源A如一臺物理服務器的使用率遠高于物理資源趴B，通過將計算任務1從物理資源A遷移到物理資源B，使得資源的使用更加均衡和合理，從而達到負載均衡的目的。

　　虛擬機的出現(xiàn)使得所有的計算任務都被封裝在一個虛擬機內部。由于虛擬機具有隔離特性，因此可以采用虛擬機的動態(tài)遷移方案來達到計算任務遷移的目的。目前的技術已經實現(xiàn)了在幾秒鐘內將一個虛擬機實例從一臺物理機遷移至另一臺物理機，其間只需毫秒級別的停機時間，從而實現(xiàn)計算任務在不同物理機器之間的遷移。

　　云計算的海量規(guī)模為資源調度帶來了新的挑戰(zhàn)。下面分別講述。

　　首先，由于云計算環(huán)境中虛擬機的數量可能會很多，動態(tài)遷移在大規(guī)模環(huán)境下會遇到一些問題。第一，動態(tài)遷移要求遷移虛擬機的雙方物理機共享使用一個存儲服務，當虛擬機數量非常多時，存儲服務可能會成為性能瓶頸，甚至無法提供服務。在這種場景下，需要動態(tài)遷移能夠支持遷移雙方分別使用自己的存儲服務的場景。目前比較成熟的技術是VMware的Storage vMotion技術，它可以支持動態(tài)遷移時實現(xiàn)虛擬機鏡像文件在不同存儲服務之間的遷移。第二，當虛擬機遷移時，其網絡配置是不變的，而在云計算環(huán)境中，網絡配置需要靈活地進行調整，目前VMware已經意識到了這個問題，并在最新的vMotion中提供了對網絡配置修改的支持。第三，目前動態(tài)遷移限制遷移的雙方物理機處于同一個廣播域內。在云計算環(huán)境中，虛擬機的數量非常大時，可能導致廣播域無法給所有的虛擬機分配地址。針對這個問題，VMware推出了vNetwork Distributed Switch技術，將多個廣播域整合成一個虛擬的廣播域，并維護所有虛擬機的地址。但這樣的場景下還會有新的問題，比如廣播風暴、安全問題等等，目前業(yè)界還在努力解決這些問題。

　　其次，資源調度需要考慮到資源的實時使用情況，這就要求對云計算環(huán)境的資源進行實時監(jiān)控和管理。云計算環(huán)境中資源的種類多、規(guī)模大，對資源的實時監(jiān)控和管理就變得十分困難。在這方面，主要依賴于云計算平臺層的技術提供者能夠提供詳盡的資源使用情況數據。此外，一個云計算環(huán)境可能有成千上萬的計算任務，這對調度算法的復雜性和有效性提出了挑戰(zhàn)，調度算法必須在精確性和速度之間尋找一個平衡點，或者提供給用戶多種選擇，是偏重精確性還是速度。對于基于虛擬化技術的云基礎設施層，虛擬機的大小一般都在幾個GB以上，大規(guī)模并行的虛擬機遷移操作很有可能會因為網絡帶寬等各因素的限制而變得非常緩慢。

　　最后，從調度的粒度來看，虛擬機內部應用的調度才是云計算用戶更加關心的。如何調度資源滿足虛擬機內部應用的服務級別協(xié)定也是目前待解的一個難題。以性能為例，一個應用資源調度系統(tǒng)需要監(jiān)控應用的實時性能指標，例如吞吐量、響應時間等。通過這些性能指標，結合歷史記錄及預測模型，分析出未來可能的性能值，并與用戶預先制定的性能目標進行比較，得出應用是否需要及如何進行資源調整的結論。目前，大多數虛擬化管理方案只能通過在虛擬機級別上的調度技術結合一定的調度策略來嘗試為虛擬機內部應用做資源調度，普遍缺乏精確性和有效性。為了能夠根據虛擬機內部應用的需求進行資源調度，需要能夠有一套對于虛擬機內部應用的形式化記錄方式，第3章中提到的:“OVF”可以在一定程度上作為這個記錄方式;另外，需要一套形式化的方法能夠將應用的服務級別協(xié)定映射為一組資源調度的需求或者規(guī)則，這樣，資源調度程序才能實現(xiàn)針對虛擬機內部應用需求的資源調度。

　
來源：機房360

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