利用云計算平臺項目Excalibur，適用于非高性能計算他高性能計算環(huán)境，精確優(yōu)化資源利用率，能簡化IT基礎設施，進而改善基礎設施的可管理性和效率，實現(xiàn)對多個虛擬化平臺的異構化管理。云計算使計算分布在大量的分布式計算機上，利用互聯(lián)網(wǎng)中的計算系統(tǒng)來支持互聯(lián)網(wǎng)各類應用。提高了計算資源利用率，降低服務能耗量，通過交互軟件訪問擁有超級計算能力。云計算使得用戶與計算資源的管理相分離，擴大了軟硬件應用的外延模式，通過互聯(lián)網(wǎng)將存儲、計算資源和軟件服務提供給用戶。
概括的說，萁主要特點是可以降低提供IT服務所需的成本，云模型可使業(yè)務更加靈活，提供高可靠性和安全性，以及超大計算能力資源。而虛擬化技術對于創(chuàng)建云計算中心是至關重要，擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。因此，虛擬化技術和云計算是解決物理主枧性能越來越強大，而軟件卻相應的發(fā)展慢，它使硬件資源并不能被完全利用，各部門要求的平臺環(huán)境不同，一臺服務器能被多個部門使用，這種需求給每個部門都提供一臺服務器不現(xiàn)實的問題。
1 相關的基礎知識
1．1云計算機基本平臺
云模型的三種規(guī)則組件：應用程序服務，平臺服務，基礎結構服務。應用程序服務層是一些運行在云中的應用程序，平臺服務層是將應用程序基礎結構視為一套服務的層，基礎結構服務層是一套物理資產(chǎn)。“云”是一些計算資源，通常為一些大型服務器集群，按需求作為服務提供給用戶。平臺服務可讓使用者基于需求提供應用程序基礎結構，基礎結構服務層是云的底層。云有3種類型：公共云、私有云和混合云。公共云是由云提供商所提供，私有云是由企業(yè)自己提供的云服務，混合云是公共云和私有云的混合。具體地說，云提供商要供給、管理和維護所有的軟硬件資源，私有云擁有公共云不可相比的安全性，私有云和公共云之間的交互比較復雜。
VMM(虛擬機監(jiān)視器)模型。虛擬化可以在計算機層次結構的各個抽象層實現(xiàn)，虛擬化概念是IBM最先提出的，VM是虛擬化的基本單元，它是構建虛擬化環(huán)境的基礎平臺。虛擬化的實質(zhì)就是將底層資源進行分區(qū)，一個VM由與物理機相對應的虛擬硬件組成，根據(jù)計算機層次結構將虛擬化系統(tǒng)分為指令級虛擬化、硬件級虛擬化、操作系統(tǒng)級虛擬化、編程語言級虛擬化和程序庫級虛擬化。VMM是虛擬化的主要技術軟件，根據(jù)VMM的實現(xiàn)結構可分為：宿主機模式，它作為一個應用程序運行在宿主機的操作系統(tǒng)之上，宿主機模式的優(yōu)點在于能夠利用現(xiàn)有宿主機操作系統(tǒng)的設備驅(qū)動。其缺點是VM的資源受宿主機操作系統(tǒng)的控制，必須要經(jīng)過VMM層才能訪問硬件；獨立監(jiān)視器模式。其VMM通常是一個精簡的操作系統(tǒng)，VMM能夠完全地控制硬件，對資源的虛擬化的效率較高。缺點是需要提供各種硬件設備的驅(qū)動；混合虛擬化繼承了以上兩種模式的優(yōu)點，虛擬化效率較高。
1．2虛擬化技術
CPU的虛擬化是VMM進行硬件虛擬化時最重要的環(huán)節(jié)。其中全虛擬化是一種完全模擬所有硬件設備的虛擬化模式；半虛擬化又叫做操作系統(tǒng)協(xié)助虛擬化，在在VMM自上的Guest0S中修改內(nèi)核；硬件虛擬化把純軟件虛擬化技術的各項功能用硬件電路實現(xiàn)，硬件虛擬化提供全新的架構，VMM可以使用的指令集可以很大程度上提高性能，它支持操作系統(tǒng)直接在上面運行，需要CPU、主板、芯片組、BIOS和軟件的支持。
1.3 Excalibur體系結構
Exealibur是以實現(xiàn)將物理資源與虛擬資源統(tǒng)一管理起來實現(xiàn)構建云計算平臺為目的，提供基于Web的企業(yè)云的構建、管理和維護。支持整個企業(yè)的資源請求，幫助企業(yè)降低成本，更好地利用資產(chǎn)，自動的分配、管理和維護資源，更好地利用資產(chǎn)，提高反應能力，提高虛擬環(huán)境與物理環(huán)境的資源利用率，對用戶的虛擬環(huán)境和物理環(huán)境進行統(tǒng)一管理，提高IT生產(chǎn)率和對業(yè)務服務響應的水平。
Excalibur包括基本功能模塊：Cloud GU，是基于Web的圖形化控制臺；ICM(服務管理)，對各種服務進行管理；CES(基礎集群資源管理)，是對云平臺最底層的主機資源進行管理；PVMO(物理機一虛擬機管理)，它對虛擬機的整個生命周期進行管理。
采用Web GUI界面，Excalibur GUI針對不同權限的用戶，管理員和用戶可以在任何地方通過Web管理，提供三種不同的交互界面，訪問云平臺。其中管理員GUI界面進行用戶管理、包賬戶管理和云平臺狀況管理。為用戶定義需要的機器內(nèi)型，s為云計算平臺中所有的物理機和虛擬機服務器的管理，管理所有的根據(jù)Definition創(chuàng)建出來的實例。
ICM模塊提供對云計算中所有服務的管理，資源調(diào)度底層采用提供虛擬化及自動化功能的CES管理，建立在開放式標準及架構之上，將不同的虛擬機服務器組成多個資源池，可支持對所有應用和資源的有效管理。
PVMO將物理資源與虛擬資源統(tǒng)一進行管理。實現(xiàn)虛擬機架構的管理，只能安裝的虛擬機的主機上，負責對整個集群進行管理。
2 Excalibur對虛擬化容器的支持
PVMO Manager是對虛擬機和物理機進行管理的核心部分。PVMO Agent是作為EGO的服務節(jié)點被其管理。運行在Service節(jié)點上，執(zhí)行監(jiān)聽與PVMO Manager的通信端口，與虛擬機平臺進行集成，擁有對資源池進行管理的虛擬化平臺，進行管理、分配資源等虛擬機的基本操作。
XDR是SunSoft的開放網(wǎng)絡計算環(huán)境的一種功能。它的功能主要是解決不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)編碼格式的不同，通過獲取資源信息并對資源進行調(diào)度，使用XDR的應用程序，獲取資源信息并對資源進行調(diào)度。
PVMO Master是用Java來實現(xiàn)的，其中的模塊負責策略的定義，負責角色的管理、注冊與認證，負責資源調(diào)度框架的管理，負責高可用性的管理與實現(xiàn)。VMMgr實現(xiàn)對虛擬機操作的封裝，負責集群的管理，實現(xiàn)對物理機操作的封裝，針對不同Agent的操作調(diào)用。
具體的虛擬資源請求流程：首先接受上層管理模塊傳送過來的請求，在映射表中查到要求代理執(zhí)行操作的編號，創(chuàng)建對象用來接收Agent執(zhí)行的返回結果，并將請求數(shù)據(jù)發(fā)送給Agent，并根據(jù)不同的虛擬機容器執(zhí)行相應的操作，對于阻塞型的操作進行處理，對于非阻塞的事件由監(jiān)聽進程完成。
3 Excalibur資源調(diào)度框架設計與實現(xiàn)
策略是一些可以用來改變系統(tǒng)行為的信息，資源調(diào)度策略是資源管理系統(tǒng)中重要環(huán)節(jié)，云計算需要管理的資源更加多樣化。本系統(tǒng)采用資源分組策略來對資源進行管理，在同一個資源池中根據(jù)資源的功能屬性對資源的調(diào)度可采用成熟的網(wǎng)格計算，在缺省情況下增加了云計算系統(tǒng)的可靠性，滿足云計算對資源管理的需求，降低系統(tǒng)設計的復雜性。
對于物理資源的管理，對物理機的調(diào)度具體體現(xiàn)為從所有機器列表中選出符合用戶需求的機器，系統(tǒng)共享存儲為共享網(wǎng)絡文件系統(tǒng)，虛擬機文件將被保存在共享存儲區(qū)，采用各種策略提供資源利用率的基礎條件，很方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的動態(tài)增長。
虛擬機的調(diào)度比較復雜，根據(jù)VMM產(chǎn)品的不同，進行VM創(chuàng)建策略設計。虛擬機創(chuàng)建只使用創(chuàng)建的主節(jié)點磁盤和網(wǎng)絡帶寬，通過這種方法，略保證了網(wǎng)絡和磁盤被所有節(jié)點平均使用。VM啟動策略設計是將虛擬機啟動到合適的機器上，資源組必須是激活狀態(tài)，使得資源池中的資源得到合理的利用。系統(tǒng)提供三種基本策略來滿足用戶基本需求，其是所涉及的UT策略以均衡資源池中物理節(jié)點利用率為目標，Striping以物理內(nèi)存可用數(shù)最多物理節(jié)點為目標，Packing策略是以將負載集中，釋放其他節(jié)點資源。
虛擬機遷移可以有效均衡虛擬機服務器的負載，共享存儲是虛擬機動態(tài)遷移的基礎。它包括靜態(tài)遷移和動態(tài)遷移�？梢圆恢袛嗵摂M機上的業(yè)務，實時的監(jiān)控所有的虛擬機服務器，確保調(diào)整負載工作的公平原則，整個過程結束后，虛擬機釋放原節(jié)點的資源。
資源調(diào)度框架測試通過動態(tài)負載均衡實現(xiàn)，虛擬化技術為實現(xiàn)這個過程提供了有力的保證，但需要我們注意的是，節(jié)點間的負載均衡需要虛擬機遷移技術的支持。經(jīng)過測試，對虛擬資源調(diào)度管理模塊功能基本實現(xiàn)，達到設計要求。
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本文標題：分析虛擬化云計算中資源管理
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