對私有云中虛擬資源的節(jié)能調(diào)度

馬軍

摘要 現(xiàn)如今，社會發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入云計算時代，在這一時代背景中，云資源池項目大范圍構(gòu)建，并且云資源池內(nèi)引進(jìn)較多核心應(yīng)用系統(tǒng)，這不僅能夠提高計算、存儲能力，而且還能優(yōu)化虛擬資源管理優(yōu)勢。本文首先進(jìn)行理論及分析必要性介紹，然后分析節(jié)能調(diào)度規(guī)劃目標(biāo)及思路，最后重點(diǎn)探究私有云中虛擬資源節(jié)能調(diào)度規(guī)劃方案。

【關(guān)鍵詞】私有云 虛擬資源 節(jié)能調(diào)度

近年來，多數(shù)省份加入到云資源池項目構(gòu)建活動，服務(wù)器集群云化、服務(wù)器虛擬化現(xiàn)已成為主要發(fā)展趨勢，要想提高虛擬資源節(jié)能調(diào)度效率，務(wù)必制定合理的規(guī)范方案，以便為虛擬資源調(diào)度提供正確引導(dǎo)。由此可見，本文探究這一論題是極為必要的，論題分析的現(xiàn)實意義較顯著，希望本文探究能為相關(guān)設(shè)計人員提供借鑒。

1 理論介紹及分析必要性

1.1 理論介紹

所謂云計算，指的是借助網(wǎng)絡(luò)載體完成硬件資源和軟件資源的傳輸，它具有低成本、線性擴(kuò)張、快速部署、按需分配等特點(diǎn)。

所謂私有云，指的是企業(yè)或者機(jī)構(gòu)特用的云環(huán)境，它對內(nèi)提供云服務(wù)，服務(wù)范圍十分局限。私有云以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)展，它能為企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃、發(fā)展目標(biāo)制定奠定良好基礎(chǔ)，通過云計算模式全面保障數(shù)據(jù)安全性，提高數(shù)據(jù)資源分配效率。

1.2 必要性

現(xiàn)如今，私有云建設(shè)建設(shè)現(xiàn)狀不容樂觀，內(nèi)部各層次整合效果與預(yù)期要求相差甚遠(yuǎn)，其中，云安全管理加大安全隱患;云管理平臺運(yùn)維能力較低;計算資源尚未實現(xiàn)動態(tài)調(diào)配、資源利用效率較低;大數(shù)據(jù)應(yīng)用目標(biāo)不夠明確;存儲資源應(yīng)用成本較高;網(wǎng)絡(luò)資源虛擬遷移效果不夠良好;數(shù)據(jù)庫資源未能高效利用，業(yè)務(wù)分配時間具有長時性特點(diǎn)。

目前，私有云業(yè)務(wù)種類越來越豐富，業(yè)務(wù)需求呈多樣化特點(diǎn)，要想在降低運(yùn)維成本的基礎(chǔ)上，大大提高資源利用率、提高系統(tǒng)拓展能力，務(wù)必做好虛擬資源節(jié)能調(diào)度及規(guī)劃工作，下文具體介紹規(guī)劃目標(biāo)以及規(guī)劃思路，并提出整體規(guī)劃方案。

2 規(guī)劃目標(biāo)及思路

2.1 規(guī)劃目標(biāo)

整體目標(biāo)：明確私有云系統(tǒng)涵蓋范圍，具體范圍包括云管理平臺、計算層、數(shù)據(jù)庫、存儲層、備份、配套等內(nèi)容，然后區(qū)分專業(yè)和通用兩種場景，最后引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)于各層次。管理目標(biāo)：確保私有云中虛擬資源管理實現(xiàn)靈活拓展、統(tǒng)一部署、快速供應(yīng)、全面監(jiān)控等目標(biāo)。效益目標(biāo)：對比于傳統(tǒng)架構(gòu)，建設(shè)資本節(jié)省節(jié)約百分之九十，并且單位時間的部署效率大大提高，加快場景切換速度，縮短故障切換時間。技術(shù)目標(biāo)：針對核心基礎(chǔ)資源具體細(xì)分，同時，完善私有云系統(tǒng)架構(gòu)，確保業(yè)務(wù)靈活性需要被及時滿足。

2.2 規(guī)劃思路

一方面，從應(yīng)用類型角度來分析。針對現(xiàn)有應(yīng)用有效分類，并對應(yīng)用特征具體總結(jié)，掌握不同應(yīng)用適應(yīng)的技術(shù)類型，以及云化改造難度，據(jù)此確定云化時間點(diǎn)。其中，應(yīng)用類型主體包括數(shù)據(jù)采集、Web服務(wù)、交易型數(shù)據(jù)庫、中間件、系統(tǒng)管理、接口機(jī)、分析型數(shù)據(jù)庫、后臺應(yīng)用等。

另一方面，從技術(shù)類型角度來分析。針對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算技術(shù)、存儲技術(shù)具體分析，同時，掌握不同技術(shù)適用條件以及應(yīng)用特點(diǎn)。

3 整體規(guī)劃方案分析

3.1 云計算平臺搭建過程

（1）建立統(tǒng)一資源池，并構(gòu)建扁平化二層網(wǎng)絡(luò)，完成現(xiàn)有資源的有效管理和云管理平臺的有序運(yùn)營;

（2）完成虛擬資源有序轉(zhuǎn)移和整合，實現(xiàn)資源運(yùn)營管理目標(biāo);

（3）根據(jù)實際情況構(gòu)建跨機(jī)房災(zāi)備資源池，提升容災(zāi)能力。

3.2 私有云虛擬資源目標(biāo)架構(gòu)

架構(gòu)形式細(xì)分為三類，第一類即現(xiàn)有系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，第二類即目標(biāo)平臺架構(gòu)，第三類即目標(biāo)系統(tǒng)架構(gòu)，后者借助分布式架構(gòu)實現(xiàn)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一運(yùn)營管理，確保虛擬資源合理利用，優(yōu)化虛擬資源共享效果。

3.3 層次分析

計算層：計算層虛擬化的過程中，應(yīng)計算虛擬化適用場景，提高虛擬化整合、虛擬機(jī)資源分配及利用效率，同時，做好虛擬機(jī)混合部署工作。其中，虛擬化軟件包括：核心數(shù)據(jù)庫、分布式應(yīng)用，它不適用于要求高的應(yīng)用，會導(dǎo)致百分之五左右的性能消耗;多臺虛擬機(jī)共享同一網(wǎng)絡(luò)，不適用于大數(shù)據(jù)量的網(wǎng)絡(luò)交互應(yīng)用，如等。從高整合比列類角度來講，虛擬化整合業(yè)務(wù)壓力小，如非實時采集服務(wù)器、接口、備份和防病毒服務(wù)器，建議整合比為;中等整合比例類：業(yè)務(wù)壓力中等，小型應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，建議整合比為;低整合比例類：業(yè)務(wù)壓力大，敏感類應(yīng)用，中型數(shù)據(jù)庫服、高性能運(yùn)算、業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜、安全性要求較高或者對物理隔離有特殊要求的服務(wù)器等，建議整合比為;虛擬機(jī)資源復(fù)用與超分配的過程中，一方面應(yīng)用超分配功能，另一方面應(yīng)用存儲容量復(fù)用與超分配功能。

存儲層：它具體分為塊存儲、文件存儲、對象存儲三類，其中不同存儲形式的內(nèi)容、特點(diǎn)及應(yīng)用場景介紹如表1所示。云存儲維度具有良好拓展性、可靠性，并且存儲容量較大、產(chǎn)品相對成熟。對比于傳統(tǒng)存儲，應(yīng)用優(yōu)勢顯而易見。存儲層適用于HADOOP、SERVER-SAN等環(huán)境，實際部署的過程中，應(yīng)了解存儲類型以及業(yè)務(wù)需要，同時，堅持由難到簡的原則，確保業(yè)務(wù)需要被及時滿足。

存儲層實際部署的過程中，應(yīng)參照相關(guān)建議，具體為：堅持先建立后改造原則，同時，優(yōu)選適合的存儲類使用型，滿足海量業(yè)務(wù)處理需要，及時迎合核心業(yè)務(wù)存儲要求。此外，制定近期部署目標(biāo)和遠(yuǎn)期部署目標(biāo)，其中，近期存儲目標(biāo)即組織SERVER SAN場景試點(diǎn)活動，構(gòu)建適量的SAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，據(jù)此實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效連接，提高網(wǎng)絡(luò)互通性;遠(yuǎn)期存儲目標(biāo)即利用分布式云存儲，提高分布式存儲資源利用率，將傳統(tǒng)資源存儲模式適當(dāng)改進(jìn)。

備份層：利用備份平臺完成核心數(shù)據(jù)的備份處理，在此期間，根據(jù)需要完成原始數(shù)據(jù)的壓縮處理和刪除處理。對于虛擬機(jī)備份，借助虛擬化軟件以及備份一體機(jī)完成備份任務(wù)，同時，為實現(xiàn)備份功能，在虛擬機(jī)適當(dāng)位置安裝客戶端;對于HADOOP平臺備份，務(wù)必做好云平臺構(gòu)建、客戶端有序連接、云平臺數(shù)據(jù)存儲等工作，利用tape out功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、備份操作。

3.4 網(wǎng)絡(luò)與安全

虛擬資源節(jié)能調(diào)度初期，應(yīng)用SDN技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（如圖1）、完善網(wǎng)絡(luò)體系，具體提高網(wǎng)絡(luò)防護(hù)能力;節(jié)能調(diào)度中期，成立云資源池網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用NFV技術(shù)再次強(qiáng)化安全防護(hù)能力;節(jié)能調(diào)度后期，成立中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，大大提高災(zāi)備網(wǎng)絡(luò)能力。其中，SDN技術(shù)借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)揮控制權(quán)優(yōu)勢，用戶能夠根據(jù)應(yīng)用需要自由調(diào)整傳輸規(guī)則以及傳輸策略，這對控制權(quán)靈活應(yīng)用有重要意義。技術(shù)實際應(yīng)用的過程中，首先做好網(wǎng)絡(luò)規(guī)則設(shè)定工作，利用己掌握的編程方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程修改和調(diào)整，據(jù)此提高數(shù)據(jù)交換效率，優(yōu)化數(shù)據(jù)交換性能。除此之外，SDN技術(shù)還能順利解決VLAN空間不足、網(wǎng)絡(luò)策略自動遷移、虛機(jī)網(wǎng)絡(luò)歸屬和位置定位合理對應(yīng)、二層網(wǎng)絡(luò)廣播及環(huán)路等問題。因此，SDN技術(shù)引用的過程中，應(yīng)做好SDN網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理工作，確保低延時、高吞吐等需要被及時滿足。

針對云管理平臺設(shè)計規(guī)劃方案時，應(yīng)全面總結(jié)當(dāng)前云計算環(huán)境，在了解云計算優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，掌握所面臨的挑戰(zhàn).并為其提供相應(yīng)的管控措施。其中，云計算環(huán)境即維護(hù)模式由“煙囪式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹惺健薄①Y源管理由“封閉式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤伴_放式”、運(yùn)行監(jiān)控由“靜態(tài)式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠討B(tài)式”。

面臨的挑戰(zhàn)為：從維護(hù)模式角度分析，團(tuán)隊維護(hù)經(jīng)驗不夠豐富、維護(hù)管理工作不到位、開源軟件使用缺乏規(guī)范性;從資源管理角度來講，云資源管理過程較復(fù)雜，管理流程有待優(yōu)化，資源利用率相對較低;從運(yùn)行監(jiān)控角度來講，存在監(jiān)控對象不明確、自動化運(yùn)維管理優(yōu)勢不明顯、服務(wù)保障要求未能及時滿足等問題。

云計算環(huán)境運(yùn)維管理策略主要為：優(yōu)化制度建設(shè)效果，對此規(guī)范云平臺運(yùn)維行為，健全云運(yùn)維體系;加強(qiáng)資源管理效率，針對資源統(tǒng)一化分配、全面監(jiān)控，同時，適當(dāng)提高資源服務(wù)管理效果，掌握IP地址資源管理有效途徑;實現(xiàn)自動化運(yùn)維效果，具體體現(xiàn)在故障處理操作、日常運(yùn)維操作、資源申請操作、流程工單操作彰顯自動化優(yōu)勢完成平臺服務(wù)管控目標(biāo)，大大提高系統(tǒng)運(yùn)維可靠性，最終系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)“一站式”操作目標(biāo)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)維效果，提高系統(tǒng)資源利用率，確保系統(tǒng)自動實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。

3.5 云管理平臺目標(biāo)及階段

目標(biāo)細(xì)分為統(tǒng)一運(yùn)維、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一安全、統(tǒng)一運(yùn)營、統(tǒng)一服務(wù)、容易調(diào)度、統(tǒng)一驗證演進(jìn)階段依次為成立部門級云平臺、成立企業(yè)級云平臺、成立Pass服務(wù)平臺、全部系統(tǒng)云華、統(tǒng)一運(yùn)維管理。

運(yùn)維管理平臺妥善構(gòu)建，它能大大提高系統(tǒng)運(yùn)維自動化，同時，還能提高系統(tǒng)運(yùn)維效率，針對資源獲取、資源變更、資源回收各個環(huán)節(jié)全面監(jiān)督和控制。

3.6 業(yè)務(wù)部署及遷移

在堅持基本原則的基礎(chǔ)上，完善入云系統(tǒng)評估體系，針對效益、操作過程、影響具體分析，了解虛擬資源節(jié)能調(diào)度遇到的問題及原因，據(jù)此制定精細(xì)化管理目標(biāo)。

3.7 效益分析

一方面，社會效益。虛擬資源節(jié)能調(diào)度部署時間逐漸減少，能夠提高系統(tǒng)故障切換效率，以免業(yè)務(wù)受故障影響降低質(zhì)量。

另一方面，經(jīng)濟(jì)效益。虛擬資源節(jié)能調(diào)度工作順利開展，大大降低設(shè)備成本投入，在一定程度上擴(kuò)大了經(jīng)濟(jì)利潤空間。

4 結(jié)論

綜上所述，私有云中虛擬資源節(jié)能調(diào)度工作開展的過程中，以理論內(nèi)容為基礎(chǔ)，掌握節(jié)能調(diào)度必要性，同時，明確系統(tǒng)目標(biāo)及思路，按照整體系統(tǒng)方案進(jìn)行節(jié)能調(diào)度。這不僅是對傳統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新，而且還能獲得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，有利于提高私有云虛擬資源利用率。

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