云計(jì)算平臺(tái)的通用評(píng)測(cè)體系研究

云計(jì)算平臺(tái)是云計(jì)算相關(guān)技術(shù)的集大成者，是云計(jì)算應(yīng)用的具體落實(shí)和典型實(shí)踐，云計(jì)算平臺(tái)加強(qiáng)了業(yè)務(wù)的快速響應(yīng)能力，進(jìn)一步推進(jìn)了業(yè)務(wù)職能的提升。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)在功能、性能、安全等方面建立了傳統(tǒng)計(jì)算系統(tǒng)的評(píng)測(cè)體系，而云計(jì)算平臺(tái)的評(píng)測(cè)理論與方法的相關(guān)研究剛剛起步，本文從云計(jì)算的特點(diǎn)出發(fā)，提出云計(jì)算平臺(tái)的通用評(píng)測(cè)體系，為企業(yè)對(duì)云計(jì)算平臺(tái)的選型、驗(yàn)收、運(yùn)維提供參考。

一、云計(jì)算相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)云計(jì)算的研究從2009年逐步展開(kāi)，到2011年底呈現(xiàn)井噴趨勢(shì)，在虛擬化、云安全、云存儲(chǔ)、云間技術(shù)、云管理、云終端、云架構(gòu)等方面對(duì)云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，在標(biāo)準(zhǔn)方面確立了度量云計(jì)算平臺(tái)的可行性。NIST定義描述了云計(jì)算的五個(gè)基本特征，快速伸縮（Elastic）、服務(wù)可度量（Metered）、按需自助服務(wù)（Self Service）、無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)（Anywhere Access）、資源池（Resource Pooling），在標(biāo)準(zhǔn)方面確立了如何度量云計(jì)算平臺(tái)的方向。

2通用評(píng)測(cè)體系指標(biāo)

云計(jì)算平臺(tái)的通用評(píng)測(cè)體系指標(biāo)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，既包含縱向的層次關(guān)系，又包含指標(biāo)間的平行關(guān)系，不同的指標(biāo)反映云計(jì)算平臺(tái)的不同側(cè)面，分屬于不同的類別。根據(jù)云計(jì)算產(chǎn)品功能、云計(jì)算相關(guān)技術(shù)、云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)家在軟件工程的產(chǎn)品質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn)，通用評(píng)測(cè)體系包含6個(gè)大類指標(biāo)：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)路由和交換能力、存儲(chǔ)架構(gòu)快速響應(yīng)能力、虛擬化能力、資源抽象與控制能力、服務(wù)成熟度、安全性保證能力。其中，服務(wù)成熟度又分為5個(gè)小類指標(biāo)：服務(wù)提供能力、服務(wù)監(jiān)控能力、計(jì)量/計(jì)費(fèi)能力、開(kāi)放的接口能力、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)性能。服務(wù)提供能力又分為3個(gè)小類指標(biāo)：服務(wù)獲得，服務(wù)保證，服務(wù)效率。

通用評(píng)測(cè)體系指標(biāo)組織結(jié)構(gòu)如下圖：

1、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)路由和交換能力

根據(jù)NIST定義的云計(jì)算平臺(tái)具有“無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)（Anywhere Access）”標(biāo)準(zhǔn)，需要評(píng)估網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)路由和交換能力，確保無(wú)論什么情況下存取服務(wù)和數(shù)據(jù)，都不需要經(jīng)歷過(guò)渡的延遲。云計(jì)算平臺(tái)的過(guò)渡延遲主要因?yàn)榻粨Q和路由引起，確立的交換和路由的具體指標(biāo)如下：

路由指標(biāo)由CPU能力，包轉(zhuǎn)發(fā)、查表，路由協(xié)議支持，路由吞吐量、時(shí)延、路由計(jì)算能力等方面構(gòu)成。

交換指標(biāo)由傳輸速率、傳輸模式、支持的網(wǎng)絡(luò)類型支持協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)等方面構(gòu)成。

2、存儲(chǔ)架構(gòu)快速響應(yīng)能力

存儲(chǔ)架構(gòu)快速響應(yīng)能力是在存儲(chǔ)層面確保NIST定義的云計(jì)算平臺(tái)的“服務(wù)可度量（Metered）”標(biāo)準(zhǔn)，用于保證數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)服務(wù)的及時(shí)交付、數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)服務(wù)的可用性，是云計(jì)算平臺(tái)的通用評(píng)測(cè)體系指標(biāo)的重要方面。目前主要從數(shù)據(jù)服務(wù)能力和存儲(chǔ)服務(wù)能力的兩個(gè)角度建立12個(gè)評(píng)測(cè)指標(biāo)：

數(shù)據(jù)服務(wù)能力由用戶數(shù)、每秒連接數(shù)、每秒事務(wù)數(shù)、當(dāng)前連接數(shù)、吞吐量、端用戶QoE、服務(wù)器利用率方面構(gòu)成。

存儲(chǔ)服務(wù)能力由讀寫(xiě)速率、I/O速率、事務(wù)響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、服務(wù)器利用率方面構(gòu)成。

3、虛擬化能力

算的“按需自助服務(wù)”、“資源池化”、“快速伸縮”的標(biāo)準(zhǔn)，是保證云計(jì)算平臺(tái)性能的基礎(chǔ)。目前市場(chǎng)上的虛擬化能力主要分為x86虛擬化能力和微分區(qū)虛擬化能力，本文建立了如下的宏觀測(cè)試指標(biāo)和微觀測(cè)試指標(biāo)：

宏觀測(cè)試指標(biāo)包括吞吐率（throughput）、響應(yīng)時(shí)間（respond time）、可擴(kuò)充性（dilation）、暫停時(shí)間（downtime）、正常運(yùn)行時(shí)間（uptime）、性能隔離度（performance isolation）、減速比（slowdown）、加速比（speedup）等指標(biāo)。

微觀測(cè)試指標(biāo)包括CPU、內(nèi)存、文件系統(tǒng)、2D/3D圖形性能、I/O設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等指標(biāo)。

4、資源抽象與控制能力

資源抽象與控制能力分為三個(gè)方面：計(jì)算資源池化是高效的虛擬化服務(wù)器資源，并把他們整合到邏輯資源池，然后通過(guò)控制能力把這些資源定位到具體應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)資源池化是規(guī)劃和管理虛擬化環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)；存儲(chǔ)資源池化是從復(fù)雜的硬件系統(tǒng)抽象出存儲(chǔ)資源，確保最大化效率利用存儲(chǔ)。

資源抽象與控制能力由彈性伸縮與效率、資源管理能力、遷移可靠性度量、容量能力、監(jiān)控及分析能力、安全性保證能力等指標(biāo)構(gòu)成。

5、服務(wù)成熟度

云計(jì)算平臺(tái)的服務(wù)成熟度是云計(jì)算平臺(tái)向企業(yè)或其他人員提供的一種評(píng)估云計(jì)算平臺(tái)的服務(wù)成熟性的指標(biāo)，使云計(jì)算平臺(tái)的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)可量化。通用評(píng)測(cè)體系主要從IaaS、PaaS、SaaS層面來(lái)度量服務(wù)成熟度，分為五個(gè)評(píng)測(cè)指標(biāo)：服務(wù)提供能力、服務(wù)監(jiān)控能力、計(jì)量/計(jì)費(fèi)能力、開(kāi)放的接口能力、網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)性能。

6、安全性保證能力

安全性保證能力主要由以下部分構(gòu)成：實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶賬號(hào)、角色的權(quán)限管理，不同權(quán)限的用戶具有不同的平臺(tái)使用和維護(hù)等操作能力。并能在數(shù)據(jù)/存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)