الگوهای کاری سرویس برای مدیریت منابع ابری Qos

کیفیت خدمات، اساس خدمات ابری و مدیریت پیکربندی منابع است. تامین کنندگان خدمات ابری (چه زیرساخت، پلتفرم و یا نرم افزار)، گارانتی کیفی را معمولا برای دسترس پذیری و عملکرد در توافقات سطوح خدمت فراهم می کنند. پیکربندی خدمات با توجه به منابع در دسترس نیاز به اطمینان از ارضای SLA دارد. برای تسهیل تطابق SLA، ماشینهای مجازی را می توان پیکربندی و مقیاس بندی بالا و پایین در مورد هسته های CPU و حافظه کرده و از قابلیتهای ذخیره سازی و شبکه استفاده کرد. برخی راه حلهای زیرساختی ابری رایج به کاربر اجازه تعریف قوانین را برای افزایش یا کاهش مقیاس برای نگهداری سطوح عملکرد می دهد.

عوامل QoS مانند عملکرد خدمتی در زمینه زمان پاسخ یا دسترس پذیری ممکن است بسته به الزامات شبکه، محیط ارائه خدمت و کاربر تغییر کرده و انتخاب یک پیکربندی اولیه و کم و زیاد کردن مقیاس برای نگهداری گارانتی SLA را برای تامین کننده سخت کند، اما استفاده از منابع را بهینه می کند. ما از روش پیش بینی QoS به جای روش پیش بینی پایین – بالا از معیارهای زیرا سختی مونیتور شده استفاده کردیم، ایده را معکوس کردیم و روشی جدید برای مدیریت منابع ابری مبتنی بر الگو حاصل شد.

یک روش الگو در هسته راه حل وجود دارد. انواع مختلف الگوهای محاسبه نیز وجود دارد و بار کاری را پوشش می دهد، اما انواع مختلف و معماری های کاربردی و مدیریتی را پیشنهاد می دهد. این الگوها، بارهای کاری زیرساخت را به هم ربط می دهد مانند استفاده از CPU با عملکرد سطح خدمت. بارهای کاری مشخص به عنوان الگوها در نظر گرفته شده اما اینها را به کیفیت خدمات متصل کردیم.

ما الگوهای بار کاری خدماتی را از طریق الگو کاوی از ثبت های بکارگیری منابع تعیین کردیم. این لگوهای بار کاری خدماتی متناظر با بارهای کاری نوعی زیرساختی بوده و این مقادیر QoS در سطوح خدمت تصویر می شوند. یک الگو شامل بازه باریکی از معیارهای اندازه گیری شده برای هر زیرساخت با موارد محاسبه، حافظه / ذخیره سازی و شبکه به طوری است که QoS پایدار بماند. این امر می تواند بهترین نرخ های بکارگیری را منجر شود. منابع باید در یک بازه مشخص مانند استفاده کم از CPU در حدود 20% به کار گرفته شود، سپس عملکرد پاسخ – زمان می تواند بهبود یافته و تحت تاثیر اثرات منفی زیرساخت نباشد.
این الگوها می تواند به روش زیر مورد استفاده قرار گیرند. در یک رویکرد بالا – پایین، ما الزامات QoS را در نظر گرفته و پیکربندیهای مبتنی بر بار کاری مناسب را که مقادیر مورد نیاز را نگه می دارند، تعیین می کنیم. علاوه بر این، ما این مورد با یک تابع انتخاب مبتنی بر هزینه بهبود می دهیم، که وقتی پیکربندیهای مختلفی وجود داشته باشد، کاربرد دارد.

ما به طور خاص به عملکرد به عنوان نگرانی اصلی QoS را در تعامل با دسترس پذیری که در محیطهای ابری آسانتر به دست می آید، بررسی کردیم اما عملکرد به خاطر روشهای مدیریت منابع نابالغ در عمل مغفول مانده است. ما ساز وکارهای الگوکاوی را مبتنی بر ماتریس QoS-SWP معرفی کرده و پیکربندیهای بار کاریSWP را برای QOS تعریف کردیم. دقت راه حل برای گارانتی پیکربندیهای منتخب منابع، الزامات QoS را ارضا می کند. یک رویکرد مقیاس بندی مناسب نیز برای استفاده در محیطهای دینامیکی نیاز است.

در این مقاله، ما نشان می دهیم که رویکرد مبتنی بر الگو، کارآیی راه حل را در مقایسه با روشهای سنتی پیش بینی مانند مبتنی بر فیلترینگ مشارکتی بهبود می بخشد. این امر، راه حلهای موجود را با سازوکارهای مقیاس بندی واکنشی مبتنی بر قاعده دستی خودکار را بهبود داده و همچنین رویکردهای پیش بینی QoS را پیشرفت داده و آنها را در ابر با الزامات دقتی و عملکردی قابل کاربرد می کند.

سیستم های ابری نوعا دارای معماری های چند لایه با خدمات ارائه شده در زیرساخت، پلتفرم یا نرم افزار هستند. عدم قطعیت و نویز، چالشهای موجود در سارختارهای چندلایه هستند. ما مطالعه (9) را برای رفع این چالشها تعمیم دادیم. ما استفاده از رویکردهای ثبت نرم و مبتنی بر منطق فازی را برای مقاوم تر کردن پیش بینی پیشنهاد کردیم. ثبت نرم با تغییرپذیری داده های ثبتی تعامل کرده و گرایشات شناسایی شده را مجاز می دارد. عدم قطعیت اغلب برای داده های رصد شده شایستگی و قابلیت اعتماد رخ می دهد که در اینجا توسط روش پیش بینی مبتنی بر منطق فازی دیده شده است. ما مقاومت راه حل را در برابر نویز و عدم قطعیت نشان خواهیم داد.
قسمت ((پیکربندی و مقیاس بندی مبتنی بر کیفیت)) راه حل را نشان داده و روابط منطقی آن را بیان می کند. قسمت ((الگوهای بار کاری)) SWP ها را معرفی کرده و اینکه آنها چگونه قابل استفاده هستند. قسمت ((تعیین پیکربندی مبتنی بر الگوی کیفیت)) انتخاب الگوها را به عنوان مشخصات بار کاری برای پیکربندی منابع بحث می کند. کاربرد راه حل برای پیکربندی منابع ابری SLA در قسمت ((پیکربندی منابع الگو)) توصیف شده است. قسمت ((مدیریت عدم قطعیت)) با عدم قطعیت از طریق فازی کردن الگوها تعامل دارد. قسمت ((ارزیابی)) شامل ارزیابی دقت، عملکرد و مقاومت راه حل و قسمت ((کارهای مرتبط)) در مورد کارهای مرتبط بحث می کند.

پیکربندی و مقیاس بندی مبتنی بر کیفیت

پیکربندی منابع ابری مسئله کلیدی مورد بررسی ماست. ما با بحثی کوتاه در مورد پس زمینه علمی موضوع آغاز می کنیم. یک SLA نوعا بر مبنای دسترس پذیری تعریف می شود. مشتریان انتظار دارند که خدماتی که دریافت می کنند همواره دسترس پذیر باشد. بنابراین، تامین کنندگان معمولا ادعاهای واضح و قابل اعتمادی در این زمینه دارند. اجماع در این صنعت بر این امر است که تامین کنندگان محاسبات ابری به طور عمومی راه حلهایی برای مدیریت دسترسی دارند. گارانتی زمان پاسخ از سوی دیگر دشوارتر است.
این انواع تعهدات یا به دقت جمله بندی می شوند و به طور کلی نادیده گرفته خواهند شد. جمله ای مانند ((ما بیشمار ایده داریم که چگونگی ارائه معیارهای عملکردی قابل پیش بینی، قابل اعتماد و خاص به مشتری در مورد SLA را می دهد)). بنابراین، ما به طور خاص بر عملکرد و همچنین اصل دسترس پذیری تمرکز کردیم. از دیدگاه یک تامین کننده، پرسش در مورد چگونگی پیکربندی اولیه و بعد ماشین های مجازی مقیاسی و دیگر منابع برای ارائه خدمات و گارانتی QoS و یا حتی در صورت امکان هزینه است. از دیدگاه زیرساختی، حافظه، ذخیره سازی، شرایط شبکه و استفاده از CPU بر QoS مانند عملکرد و دسترس پذیری به شدت اثر می گذارد. ما اندازه ذخیره داده، شبکه و استفاده از CPU را به عنوان نماینده ویژگیهای داده، شبکه و محاسبات را بررسی می کنیم.

تعاریف رایج، مانند توان عملیاتی به عنوان نرخ تحویل موفقیت آمیز پیام در یک کانال ارتباطی یا پهنای باند در اینجا استفاده شده است. شکل 1 نشان می دهد که مقادیر سه فاکتور پیکربندی منبع می تواند به عملکرد اندازه گیری شده مربوطه متصل باشد. این شکل، چگونگی تغییر عملکرد بسته به پارامترهای زیرساختی را نشان می دهد اما لزوما در مسیری که به راحتی قابل تعیین و پیش بینی باشد.
اولین مرحله مانیتور کردن و ثبت معیارهای ورودی در سطح سیستم است. مرحله دوم، استخراج الگوست. از ثبت های تکرار شده خدماتی، یک مقدار QoS بر مبنای روشهای پیش بینی قابل تعیین است. یک مشاهده بر مبنای آزمایشات این است که اکثر خدمات دارای الگوهای بار کاری خدماتی نسبتا ثابتی هستند:
• الگوها در اینجا به عنوان بازه های ذخیره سازی، شبکه و پردازش CPU تعریف شده اند که تغییرات پایدار و کوچک قابل قبول یک مقدار QoS را منعکس می کنند.
• به طور عام،QoS در یک SWP پایدار نگه داشته شده و این امر نگاشت پایدار بین ورودی زیرساخت و QoS را برای استفاده های آینده ممکن می سازد.

اگر بتوان SWP ها از ثبتهای خدماتی با از منابع مورد استفاده استخراج کرد، کیفیت خدمت متناظر می تواند بر مبنای اطلاعات با استفاده از تطابق الگو و روشهای پیش بینی باشد. حتی اگر، هیچ اطلاعاتی برای یک خدمت ارائه شده موجود نباشد، مقادیر کیفیت از اطلاعات ثبت شده دیگر خدمات مشابه مانند فیلترینگ مشارکتی قابل محاسبه است.این دو مرحله می تواند به صورت آفلاین انجام شود. سپس، اولین مرحله آنلاین تطابق الگوست که در آن به طور دینامیکی یک الگو در ماتریس بر الزامات عملکردی منطبق می شود. مرحله آخر پیکربندی زیرساخت در ابر است.

فرضیه پشت پیکربندی منابع مبتنی بر الگوی بار کاری بر مبنای کیفیت سطح خدمات، پایداری تغییرات کیفیت تحت SWP هاست. ما فرض می کنیم که تعاریف SLA برای برقراری الزامات QoS و هزینه های آن برای یک خدمت بین تامین کننده و مصرف کننده مشخص است. الگوی بار کاری خاص یک خدمت به دست آمده و ساخته شده است که مشخصات محیطی یک خدمت را تعیین می کند. ما به طور تجربی نشان دادیم که روش هیبریدی برای نگاشت Qos به SWP، دقت و عمکلرد محاسباتی را بهبود داده و آن را در ابر قابل کاربرد می کند. در مقابل، روشهای سنتی پیش بینی می تواند به طور محاسباتی، گران و برای ابر نامناسب باشند.
ما این مطالعه را به خدمات و زیرساختهای با برخی رفتار مطلق گرای منطقی مانند تجارت سنتی یا مدیریت فناوری محدود کردیم. با اینحال، ما با عدم قطعیت های بزرگتری بر آمده از محیط پلتفرم و زیرساخت مواجهیم. ما همچنین بر تغییرپذیری داده ها و نویزهای رخ داده و عدم قطعیت های برآمده از محیط های چند ابری تمرکز کردیم.

مقاله ادامه دارد............