基于MRP_CFR机制的云计算可用性保障及评估量化研究

【摘要】：随着云计算应用范围的不断扩展,人们对于其可用性的担忧也与日俱增。由于云计算可用性的内在复杂性,当前既缺乏对其可用性的高效保障机制,也缺乏对其可用性进行量化评估的手段和方法。而且,不同单位对云计算的使用又会有其独特的需求,现实需要一套面向云计算可用性的高效保障机制和量化评估方法。在对云计算现有可用性保障机制研究的基础上,归纳了云计算可用性的影响因素。基于不同类型资源失效规律的不同,提出了一种基于分类失效的多队列资源分配机制,并针对云计算可用性缺乏量化评估手段的问题,给出了一种云计算可用性量化评估模型及计算方法。实验室仿真实验表明,该资源分配机制可有效提高云计算的可用性,且可用性统计值与理论分析值基本一致。首先对云计算可用性研究现状进行分析研究,给出了云计算及其可用性的基本概念,总结了当前云计算可用性保障机制及评估方法的特点,重点研究了其存在的缺陷和不足。接着分析了云计算服务在某单位内部三级网上的实际部署,讨论了其存在的问题和其明确清晰的网络结构拓扑可能带来的优势。其次,结合三级网结构和所部署的云计算服务的特点,针对不同层次云计算服务所需的支持资源的不同,提出了一种基于分类失效的多队列资源分配机制(Multi_queuing Resource Provisioning Mechanism Based on Classified Failure Rules,MRP_CFR)。MRP_CFR机制将云计算正常提供服务所需资源概要划分为计算资源和网络交互资源两类,然后分析其各自的失效规律。在对资源进行分配时,根据不同类型资源的失效规律,构建区分资源类型并支持优先级服务的两级多队列资源队列,既可保证资源的高效利用,又考虑到三级网部署的部分服务的特殊性。再次,依据云计算分层服务的原理,基于自定义的服务单元SU、服务集合SS等概念,提出了一种基于分层结构的云计算可用性量化评估模型,并给出了具体的量化评估方法。其概要的流程为:根据不同的服务部署拓扑结构,首先完成分层的可用性定量计算,然后逐层累加,给出整体的可用性量化评估方法。最后,根据MRP_CFR机制和可用性量化评估方法,在实验室环境下实现了事件发生器、虚拟资源池、资源分配控制模块和可用性量化计算模块等关键功能模块,并根据实际的任务到达数据和服务部署拓扑完成可了用性定量评估。最后结合两种应用场景,进行模拟实验并根据实验数据分析验证了所提出的资源分配机制和可用性定量计算方法的有效性。
【关键词】：云计算 可用性 三级网 分类失效规律 多队列 量化评估
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.09