一、什么是彈性擴(kuò)展

    彈性擴(kuò)展最早是亞馬遜提出的概念，彈性擴(kuò)展針對(duì)的是云應(yīng)用本身的一種動(dòng)態(tài)的擴(kuò)展，在云應(yīng)用運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)支撐云應(yīng)用的虛擬機(jī)實(shí)例個(gè)數(shù)的動(dòng)態(tài)增加或者減少，通俗點(diǎn)就是在負(fù)載較高的時(shí)候啟動(dòng)較多的實(shí)例，負(fù)載較低的情況停止一些實(shí)例。彈性擴(kuò)展為云應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正意義上的資源按需分配。彈性擴(kuò)展并不是簡簡單單的憑空復(fù)制，對(duì)于應(yīng)用服務(wù)來說，增加服務(wù)器個(gè)數(shù)只是增加資源計(jì)算能力，還需要傳統(tǒng)意義上的“集群”技術(shù)將它聯(lián)合成一個(gè)整體對(duì)外提供服務(wù)。對(duì)于IaaS來說，它不會(huì)因?yàn)樘厥獾臉I(yè)務(wù)規(guī)則對(duì)應(yīng)用進(jìn)行限制，導(dǎo)致應(yīng)用做相應(yīng)的更改，這違背了它產(chǎn)生的本意，它更多的是關(guān)注整體行為，無論什么應(yīng)用都可以在其運(yùn)行，并享受它一致各種服務(wù)。由此可見彈性擴(kuò)展中對(duì)應(yīng)用部署所需的虛擬機(jī)是預(yù)先創(chuàng)建的，并由應(yīng)用實(shí)施者通過內(nèi)網(wǎng)組建一個(gè)集群，這些虛擬機(jī)放入到一個(gè)pool中，按照策略進(jìn)行啟動(dòng)所需的虛擬機(jī)實(shí)例，說白了IaaS管理服務(wù)只關(guān)注池里面有多少虛擬機(jī)，然后按策略停止或者啟動(dòng)這些虛擬機(jī)。

二、彈性擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)

    首先云用戶通過管理portal，可以定義一個(gè)pool，將需要實(shí)現(xiàn)彈性擴(kuò)展的虛擬機(jī)加入到pool，原則上是一個(gè)應(yīng)用對(duì)應(yīng)一個(gè)pool，并設(shè)置彈性擴(kuò)展策略，主要是IaaS管理服務(wù)調(diào)度算法涉及的參數(shù)有關(guān)，如下所示：

    Pool max size：這與云用戶加入的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)有關(guān)；

    Pool min size:該值缺省為1，表示最小運(yùn)行情況下的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)；

    High load limit：表示整體運(yùn)行負(fù)載超過該值時(shí)，就需要投運(yùn)新虛擬機(jī)；

    Lower load limit:表示整體運(yùn)行負(fù)載低于該值時(shí)，就需要停運(yùn)虛擬機(jī)，將虛擬機(jī)放入到閑置的pool中。

    Step start count：該值缺省為1，表示每次投運(yùn)的個(gè)數(shù)

    Step stop count: 該值缺省為1，表示每次停運(yùn)的個(gè)數(shù)

    然后對(duì)于云用戶來說還需要一個(gè)動(dòng)態(tài)監(jiān)控的界面，監(jiān)控該pool動(dòng)態(tài)變化。

    對(duì)于IaaS平臺(tái)來說要實(shí)現(xiàn)彈性擴(kuò)展，首先要實(shí)現(xiàn)性能監(jiān)控模塊，對(duì)池中的投運(yùn)的虛擬機(jī)進(jìn)行性能監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的cpu利用率計(jì)算整體運(yùn)行負(fù)載，然后按策略進(jìn)行調(diào)度。下面我講詳細(xì)的講解彈性擴(kuò)展算法。

三、 彈性擴(kuò)展算法

    假設(shè)前提：

    閑置池：freePool={V1,V2,……}

    投運(yùn)池：usedPool={…}

    池中虛擬機(jī)：V1,V2,……

    物理機(jī)：P1,P2,……,Pn

    按照物理機(jī)性能設(shè)置每個(gè)物理機(jī)權(quán)值：LD1,LD2,……,LDn

    平均化計(jì)算周期：T

    High load limit：HLL

    Lower load limit：LLL

    彈性計(jì)算資源調(diào)度周期：T1

    算法描述：

    1、  平均法去掉瞬時(shí)尖峰值計(jì)算所有物理機(jī)，以及虛擬機(jī)某段時(shí)長的平均cpu利用率；

    注：平均法要防止因?yàn)樗矔r(shí)峰值引起云計(jì)算內(nèi)部頻繁調(diào)度，導(dǎo)致云計(jì)算內(nèi)部的“顫動(dòng)”

    計(jì)算方式如下：每個(gè)資源（物理機(jī)或者虛擬機(jī)）擁有一個(gè)隊(duì)列，保存T周期的m個(gè)性能數(shù)據(jù)，每次新的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)cpu利用率進(jìn)入后，將最久的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)移出，將新數(shù)據(jù)加入到隊(duì)列里，計(jì)算隊(duì)列中剩余值，計(jì)算公式如下：資源負(fù)載=(SUMi-1+DATAnew-DATAlast)/m;

    注：如果隊(duì)列中沒有保存一個(gè)T周期的數(shù)據(jù)不做計(jì)算，不列入本次計(jì)算范圍內(nèi)。

2、  計(jì)算所有投運(yùn)虛擬機(jī)的實(shí)際占有負(fù)載：

    計(jì)算方式：虛擬機(jī)的性能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)代表的相對(duì)計(jì)算能力，因此需要通過物理機(jī)性能數(shù)據(jù)折算成絕對(duì)的負(fù)載值，計(jì)算公式如下：

    其中Vcpu表示虛擬創(chuàng)建時(shí)cpu個(gè)數(shù)；

      表示虛擬機(jī)相對(duì)負(fù)載；

      該計(jì)算公式表示該物理機(jī)上運(yùn)行m個(gè)虛擬機(jī)

3、  選擇一個(gè)需要調(diào)度的pool，綜合虛擬機(jī)負(fù)載計(jì)算整個(gè)投運(yùn)的所用虛擬機(jī)平均負(fù)載：

    其計(jì)算公式如下：

   m表示該pool中已投運(yùn)的虛擬機(jī)個(gè)數(shù)。

4、  計(jì)算該pool中是否需要投運(yùn)或者停運(yùn)：

    n  Pool整體負(fù)載〉HLL，表示需要投運(yùn)新的虛擬機(jī)，從free pool中選擇Step start count個(gè)虛擬加入到待啟動(dòng)隊(duì)列中，如果free pool中虛擬機(jī)個(gè)數(shù)不足，則將剩余的全部取出。

n  Pool整體負(fù)載<LLL，表示需要停運(yùn)新的虛擬機(jī)，

    如果Pool中虛擬機(jī)個(gè)數(shù)-Step stop count>=Pool min size，則從used pool中選擇Step stop count個(gè)負(fù)載最低的虛擬機(jī)加入到待停止隊(duì)列中；

    如果Pool中虛擬機(jī)個(gè)數(shù)-Step stop count

    n  否則：該虛擬機(jī)不做任何調(diào)度

5、  從待啟動(dòng)中依次啟動(dòng)虛擬機(jī)或則從待停止隊(duì)列中依次停止虛擬機(jī)，并清除pool中所有虛擬機(jī)T1周期的數(shù)據(jù)，防止該pool在T1周期不被再次調(diào)度。

6、  依次從poollist取一個(gè)pool，按照3-5進(jìn)行操作。

    算法其他說明：

     該算法只關(guān)注對(duì)于pool需要啟動(dòng)多少個(gè)虛擬機(jī)，在理論上虛擬機(jī)多少代表其應(yīng)用在IaaS上占有的計(jì)算能力，從而改善應(yīng)用性能，并使應(yīng)用按需被分配資源。但實(shí)際資源分配還包含了很多因素，例如物理機(jī)資源群還剩余多少計(jì)算資源，資源利用是否被均分到各個(gè)物理機(jī)上（這個(gè)需要資源均衡的智能遷移進(jìn)行支撐）。

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標(biāo)簽： 大數(shù)據(jù) 服務(wù)器 云計(jì)算

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