計算機環境下的自適應資源監測模型設計

董桂平

(黑龍江省無線電監測站，黑龍江 哈爾濱150001)

監測是保證計算機平臺高效工作的基礎，隨著計算機的快速發展，越來越多的應用部署到云中，勢必對系統的穩定性、健壯性和系統性能提出更高的要求。而有效的資源管理方案能保障系統的正常運行，因此對數據中心的資源進行高效的管理變得尤為重要。資源監測是數據管理的重要組成部分，有效的監測能為數據中心的管理和維護提供可靠依據。建立計算機環境下的資源監測模型，該模型能夠根據系統資源負載的變化，自適應地獲取和公布系統的資源信息和負載情況。

1 計算機系統常見故障分析及處理

由于微機監測系統缺乏維護，致使運行狀態不佳時而發生故障給安全生產工作帶來諸多不便。

1.1 解調器發出連續的響聲

這種響聲是電子設備運行不正常所發出的響聲，通信網絡的通道進行數據傳輸時，將故障范圍鎖定在調制解調器部分。應檢查網絡通道是否被斷開或占用或被嚴重干擾。

1.2 圖畫面靜止不更新

計算機操縱臺顯示器畫面靜止不動，鼠標可以進行相關操作但系統不能更新操作信息。 故障出現在DMIS 分機的運行狀態上，應該確認微機監測站機的網卡與DMIS 機柜內的集線器相連接的網線是否接插良好。

1.3 通信信號不更新

監測信息停止，無法進行實時更新。通過CAN 通信傳輸至相應的采集分機傳輸至開關量CPU 板進行數據處理，要檢查CAN 通信的采集分機電源和CPU 板工作是否正常。

1.4 工作正常而不通信

系統工作正常但現場采集各項數據顯示為空白。應先查看各采集機工作是否正常，采集機插板有故障應應檢查至通信頭的和至通信頭的是否斷線或者查看通信頭與工控機插接是否良好。

2 資源監測的原則

2.1 監測結果必須準確

資源監測模塊是計算機平臺數據管理的基礎功能模塊。借鑒現有的資源監測方法，采用基于過濾窗口的異常上報算法，有效降低了異常告警帶來的通信開銷。

監測結果不正確會導致嚴重后果。一個錯誤的狀態告警常常會導致不必要且昂貴的通信開銷，漏過一個狀態告警會使潛在的用戶因為性能不好而放棄這個應用。所以要求資源監測必須傳遞正確的監測結果。

2.2 監測數據傳輸的效率要高

資源監測相關的通信消耗應盡可能小。由于監測通信會消耗帶寬和CPU，而服務器通常只能有分配有限的資源用于監測，因此，資源監測要盡力做到最小化通信消耗，避免增加不必要的資源消耗。

2.3 資源監測勢必對系統的穩定性、健壯性和系統性能提出更高的要求

有效的資源管理方案能夠保障系統的正常運行，對數據中心的資源進行高效管理是數據管理的重要組成部分，有效的監測可以為計算環境下的資源監測模型，通過監測各節點對監測信息實現集中管理，建立分布式的資源和負載監控框架，通過本地監測系統搜集系統中各個節點的資源狀況和負載情況，資源監測必須傳遞正確的監測結果

2.4 監測采用直觀的資源監測方法

通常情況下，監測主節點周期性地向各個節點獲取其動態的資源和狀態監測數據，被監測節點只有在接收到主節點的請求后才會將自身的監測數據發送給主節點。管理節點接收到告警信息，在短期內出現的峰值簡單地表明了運行系統的動態性，采用了一種基于過濾窗口的自適應監測方法，減少相關的通信消耗問題。在保證監測準確性的基礎上能夠有效減少發送告警帶來的通信消耗，自適應的監測方法周期性地向系統中的各個節點進行整合，選取三臺服務器作為被監測節點，通過頻率獲取該節點的CPU 使用率，將采集到的數據發送給監測主節點。需要綜合考慮采集頻率和閾值大小，根據被監測節點的敏感度需求來設置。

3 資源監測策略

3.1 建立不同的模型

3.1.1 采用分層的模型，系統中的功能實體所處的層級和每一層包含的實體是有區別的。為了保證IAAS 系統的正常運行，需要對系統中的每個功能實體進行監測管理。資源監測主要監控系統中各個節點的資源狀態信息，當監測數據超過閾值時，發出異常告警。在設計資源監測系統的時候，盡可能使其能通過簡單方便的設置來實現不同層級的功能實體的監測需求。減少各個層級之間監測數據傳輸的通信消耗，以達到降低狀態異常告警帶來的通信開銷的目的。

3.1.2 資源監測模型。計算環境下的資源監測可以分為push 和pull兩種模式。push 模式的實時性較好，但系統有一定負載。pull 模式實時性較差，傳輸量小，容易浪費系統。

3.1.3 通用連接框架.它是網絡通信的基本要求，利用網絡可以使客戶端和服務器端進行配合，實現復雜的應用。根據需要在簡表中擴充連接框架來對特定協議提供支持。應用程序通過WinSock API 設計通信程序，WinSock 利用網絡通信協議和操作系統調用完成實際的通信工作。每個進程的進程空間里都有一個套接字描述符表。一些可選包，組成了J2ME 的基本運行環境，運行于設備的主機操作系統之上，利用相似設備的類似功能。同時，配置在層體系結構中起到了承上啟下的作用，它定義了所支持的Java 編程語言特征。面向對象編程語言的強大能力，Java 編程語言使得應用程序的開發更加有效。

3.2 監測策略

資源監測策略是一種直觀的資源監測方法。通常情況下，監測主節點周期性地向各個節點獲取其動態的資源和狀態監測數據，被監測節點只有在接收到主節點的請求后才會將自身的監測數據發送給主節點。但是，當某個節點的CPU、內存或負載等狀態超出其設定的相應閾值時，該節點就會主動向主節點發送一個告警信息。通常情況下是采用自適應監測方法。使用Baseline 策略的資源監測方法，系統中的告警消息會帶來管理節點的帶寬和CPU 嚴重消耗，從而影響系統的可擴展性。因此，適用于計算環境下的資源監測方法必須考慮減少相關的通信消耗問題。在保證監測準確性的基礎上能夠有效減少發送告警帶來的通信消耗。同時也可以利用VM Monitor 模塊，則在其監測值超過預先設定的閾值時，基于過濾窗口策略決定是否將自身的監測信息主動推送給Cluster Monitor 模塊，采用了基于過濾窗口的異常上報算法，在保證監測準確性的基礎上有效降低了異常告警帶來的通信開銷。實驗表明自適應的資源監測機制的性能明顯優于baseline 方法。

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