面向租戶的虛擬機(jī)定制化組網(wǎng)技術(shù)

莊子睿，王敬宇，徐 童

（北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100876）

1 引言

近年來，隨著云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電信運(yùn)營(yíng)商、信息技術(shù)企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)公司的不斷投入，云服務(wù)種類快速增加、功能逐漸完善。各式各樣的云服務(wù)從各種各樣的角度簡(jiǎn)化了租戶的部署、維護(hù)和管理難度，也在相當(dāng)程度上減輕了租戶的資本性支出負(fù)擔(dān)和運(yùn)營(yíng)成本。愈發(fā)成熟的技術(shù)特征和保障也吸引了越來越多的租戶，從傳統(tǒng)的信息通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，電信行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，擴(kuò)展到物流、制造、教育、公共服務(wù)等各行各業(yè)[1]，乃至個(gè)人最終租戶。租戶接觸、使用信息技術(shù)的方式也從最原始的自行購(gòu)買、組建、維護(hù)和管理的模式，轉(zhuǎn)變成向云提供商購(gòu)買服務(wù)的模式，方便、快捷、省心省力。

租戶需要在各種物理設(shè)備之間遷移數(shù)據(jù)和應(yīng)用，搭建云計(jì)算平臺(tái)的廠商必須提供按需伸縮容量的能力，讓租戶根據(jù)需要很容易地配置新的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備。因而，在虛擬化的基礎(chǔ)上，需要一個(gè)優(yōu)化的體系結(jié)構(gòu)對(duì)異構(gòu)的軟硬件資源進(jìn)行互聯(lián)，高可擴(kuò)展性地增加、刪除資源，并根據(jù)租戶的需求自動(dòng)伸縮，充分利用虛擬化的好處，方便租戶在虛擬機(jī)上直接部署所定制的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

從云計(jì)算的服務(wù)層次來講，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)常常被視為底層的基礎(chǔ)設(shè)施，僅提供滿足基本需求的網(wǎng)絡(luò)通信能力，而沒有給租戶開放定制網(wǎng)絡(luò)關(guān)系、進(jìn)行組網(wǎng)規(guī)劃的能力，難以滿足特定租戶多樣化、定制化的靈活組網(wǎng)需求。目前在云計(jì)算環(huán)境中，云網(wǎng)絡(luò)模型通常只把基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)地址以及基本的防火墻等功能分配給租戶所使用的虛擬機(jī)。網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵服務(wù)的缺乏極大地限制了租戶的使用、網(wǎng)絡(luò)的安全和性能，那么如何幫助實(shí)現(xiàn)靈活、可擴(kuò)展地設(shè)計(jì)和部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)——這正是NaaS（network as a service，網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)）提供的功能。

NaaS是用來支持應(yīng)用的虛擬網(wǎng)絡(luò)，與連接固定地點(diǎn)（如總部）到分支機(jī)構(gòu)、服務(wù)器到服務(wù)器以及服務(wù)器到存儲(chǔ)等的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，有明顯的區(qū)別。如果NaaS是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)重要問題是它如何關(guān)聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這個(gè)問題的答案是將NaaS從美好的想法轉(zhuǎn)變成“真正的NaaS”的關(guān)鍵。

因此，本文專注研究基于數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)定制化組網(wǎng)技術(shù)，重點(diǎn)在于在數(shù)據(jù)中心的環(huán)境下為租戶提供虛擬機(jī)間靈活的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系定制，使租戶能遵照自己應(yīng)用的具體需求，以相對(duì)簡(jiǎn)單易行的操作、低廉的學(xué)習(xí)和部署成本對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行組網(wǎng)編排（orchestration）。這一編排技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于企業(yè)租戶來說，可以根據(jù)自己企業(yè)內(nèi)部的組織架構(gòu)或者功能劃分，從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施組建的層次上進(jìn)行多維度的網(wǎng)絡(luò)訪問控制和均衡，并且可以對(duì)應(yīng)企業(yè)內(nèi)部的變化進(jìn)行敏捷快速的調(diào)整；對(duì)于科研租戶來說，則可以利用靈活開放的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，搭建符合科研需求的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠在準(zhǔn)真實(shí)環(huán)境下對(duì)研究成果進(jìn)行驗(yàn)證和測(cè)試。

已有的研究諸如覆蓋網(wǎng)絡(luò)仿真軟件OverSim[2]，使用了遠(yuǎn)程過程調(diào)用進(jìn)行分布式系統(tǒng)組件之間的溝通[3,4]，使用了管理器模式組織應(yīng)用程序接口，有一定的靈活性[5]，但是其功能也受到限制，僅針對(duì)覆蓋網(wǎng)絡(luò)提供測(cè)試仿真能力。與先前的研究[6]相比，本定制化組網(wǎng)系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景提供了面向租戶開放，針對(duì)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源的編排能力和操作；同時(shí)關(guān)注編排實(shí)施過程中，平臺(tái)邊緣側(cè)虛擬機(jī)的智能化協(xié)同生成和放置，提供了優(yōu)化的虛擬資源部署。本系統(tǒng)不僅僅基于處理器、內(nèi)存等傳統(tǒng)資源的利用狀況[7]，還考慮了虛擬基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)性能需求等，涉及一系列資源的組網(wǎng)優(yōu)化。為此，本系統(tǒng)采用分而治之的方法，向上結(jié)合租戶編排需求，向下探測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)，將大問題化成若干小問題，對(duì)解決NP難問題提出了可行的解決方案。

2 編排系統(tǒng)

資源編排系統(tǒng)負(fù)責(zé)解析、處理組網(wǎng)需求數(shù)據(jù)，并將處理好的需求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)可以識(shí)別的任務(wù)。該系統(tǒng)需要能夠檢測(cè)輸入數(shù)據(jù)的完整性、經(jīng)受不合法的輸入數(shù)據(jù)的干擾，能夠智能化地分析租戶所請(qǐng)求的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施資源之間的依賴關(guān)系、合理地安排相關(guān)資源的生成。除此之外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)原有基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)的所有配置提供兼容性支持。

在數(shù)據(jù)輸入部分，基礎(chǔ)設(shè)施描述需要包含云主機(jī)、交換機(jī)、路由器、負(fù)載均衡器、防火墻，周邊支持資源描述還包含密鑰對(duì)。數(shù)據(jù)輸入需要使用一種半結(jié)構(gòu)化的、方便擴(kuò)展的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行封裝。

資源處理部分需要能夠靈活地識(shí)別租戶在平臺(tái)上已經(jīng)擁有的資源、新請(qǐng)求的資源，并且能夠以一個(gè)統(tǒng)一的模型表示上述各項(xiàng)差異化的資源信息，同時(shí)易于維護(hù)資源之間的依賴關(guān)系、方便在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)地解析和修改，并且為動(dòng)態(tài)調(diào)整和增量更新提供便利；在此基礎(chǔ)上，還要能夠針對(duì)租戶比較模糊的組網(wǎng)需求進(jìn)行處理，比如資源調(diào)度位置偏好等。

虛擬資源生成部分需要能夠?qū)⑻幚砗玫纳鲜龈鞣N資源需求數(shù)據(jù)，完整地轉(zhuǎn)化為底層基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)能夠識(shí)別與理解的配置數(shù)據(jù)，同時(shí)有針對(duì)性地準(zhǔn)備資源監(jiān)測(cè)配置，提交給平臺(tái)進(jìn)行生成，監(jiān)測(cè)并返回任務(wù)狀態(tài)。

2.1 元數(shù)據(jù)定義

編排系統(tǒng)使用元數(shù)據(jù)（metadata）對(duì)租戶所請(qǐng)求的資源進(jìn)行定義。考慮到擴(kuò)展性要求，使用半結(jié)構(gòu)化的JSON（JavaScript object notation）格式進(jìn)行封裝。元數(shù)據(jù)涵蓋的簡(jiǎn)要內(nèi)容見表1。

表1 元數(shù)據(jù)定義

2.2 資源表示

由于基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，虛擬機(jī)對(duì)虛擬子網(wǎng)存在依賴性，然而虛擬機(jī)描述過程中只對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)有依賴需求，虛擬子網(wǎng)依賴于虛擬網(wǎng)絡(luò)，反之不然，也就是說虛擬機(jī)對(duì)虛擬子網(wǎng)無法從邏輯上歸納出依賴性。因此這里采取重載資源描述HeatOrchestrationTemplate類的toDictionary()函數(shù)，二次檢查和虛擬機(jī)資源相關(guān)的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源，并搜尋依賴于相應(yīng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)資源的所有虛擬子網(wǎng)資源，并將它們添加到虛擬機(jī)資源的依賴項(xiàng)中。

出于可維護(hù)性的考慮，在進(jìn)行資源描述表示時(shí)使用統(tǒng)一的基礎(chǔ)類型進(jìn)行表達(dá)；又由于系統(tǒng)需要考慮已有資源和新增資源之間在發(fā)生屬性依賴時(shí)的兼容性，這里專門做出處理。特別地，在BaseResource類中，設(shè)置資源屬性的時(shí)候做出檢測(cè)，如果目標(biāo)賦值為Resource實(shí)例，則創(chuàng)建一個(gè)對(duì)該Resource實(shí)例的引用ResourceReference對(duì)象，并進(jìn)行具體賦值。類似地，針對(duì)列表和字典內(nèi)容，也有相應(yīng)的解碼賦值操作。

綜上所述，資源統(tǒng)一使用BaseResource類的細(xì)分派生成員來表示，并且使用ResourceReference對(duì)象類型標(biāo)識(shí)資源間的引用和依賴關(guān)系，便于統(tǒng)一的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行時(shí)的自動(dòng)處理。

2.3 資源調(diào)度策略

虛擬機(jī)作為最小計(jì)算資源單元，是虛擬基礎(chǔ)設(shè)施資源的管理重點(diǎn)。而在虛擬基礎(chǔ)設(shè)施資源的生成過程中，虛擬機(jī)映射位置的選擇必然影響網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系的映射、網(wǎng)絡(luò)資源的安排和配置。首先，原有平臺(tái)的管理模塊基于傳統(tǒng)思路，針對(duì)虛擬機(jī)的調(diào)度生成，僅考慮了諸如處理器核心數(shù)量、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器大小、塊設(shè)備大小等傳統(tǒng)計(jì)算資源，本著篩選可用、選取最適的原則執(zhí)行虛擬機(jī)的調(diào)度任務(wù)。這樣的調(diào)度邏輯基本滿足傳統(tǒng)的IaaS（infrastructure as a service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）需求，但是難以滿足租戶在定制化的虛擬機(jī)組網(wǎng)下，對(duì)虛擬機(jī)間和虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的優(yōu)化需求。其次，原有的調(diào)度僅針對(duì)單一虛擬機(jī)資源，難以從整體角度給出優(yōu)化方案。另外，租戶可能需要指定若干服務(wù)節(jié)點(diǎn)或者服務(wù)節(jié)點(diǎn)集合來生成某些具體的虛擬機(jī)，這在原有平臺(tái)的模式中也是不能被滿足的。

基于上述各項(xiàng)原因，本文擴(kuò)展了原虛擬基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)對(duì)虛擬機(jī)的調(diào)度功能，對(duì)原有的基于處理器核心等計(jì)算能力的調(diào)度算法進(jìn)行了擴(kuò)展。擴(kuò)展后的調(diào)度算法，依然遵循“先篩選可用，再選取最適”的思路[8,9]。首先，在原有算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)生成位置的定義，篩選可用的服務(wù)節(jié)點(diǎn)；其次，將虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系納入考慮范圍，評(píng)價(jià)各個(gè)虛擬機(jī)在各個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)到鄰近虛擬機(jī)的通信時(shí)延，通過選取最短時(shí)延的方式產(chǎn)生最適節(jié)點(diǎn)。各虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)的最適節(jié)點(diǎn)以及相關(guān)的資源占用將被記錄下來供進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)度。最終調(diào)度算法能夠針對(duì)所提交的一組虛擬機(jī)調(diào)度請(qǐng)求，返回整體優(yōu)化過的調(diào)度結(jié)果。

（1）調(diào)度消息交互序列

鑒于原有基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)沒有很好地考慮網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系和服務(wù)節(jié)點(diǎn)位置對(duì)虛擬機(jī)組網(wǎng)通信的影響，這里對(duì)調(diào)度模塊進(jìn)行了擴(kuò)展。外部應(yīng)用通過WSGI提供的接口進(jìn)行調(diào)用，管理器通過遠(yuǎn)程過程調(diào)用數(shù)據(jù)中間件的arrange_instances方法，數(shù)據(jù)中間件進(jìn)一步使用遠(yuǎn)程過程調(diào)用調(diào)度器的arrange_instances方法，如圖1所示。

圖1 調(diào)度功能的交互序列

（2）調(diào)度工作流程

規(guī)劃調(diào)度時(shí)依然采用“先過濾可用，再選取最適”的思路。首先根據(jù)組網(wǎng)需求中對(duì)位置的偏好過濾出一部分可用服務(wù)節(jié)點(diǎn)，再根據(jù)對(duì)處理器、內(nèi)存、磁盤的需求，過濾出合適的可用節(jié)點(diǎn)。使用請(qǐng)求的計(jì)算能力和計(jì)算容量對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)并排序。在此基礎(chǔ)上，考慮網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系，針對(duì)虛擬機(jī)所連接的每一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算各個(gè)可用服務(wù)節(jié)點(diǎn)被選中后產(chǎn)生的與其他虛擬機(jī)通信的平均時(shí)延。將虛擬網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)遍歷完成之后，計(jì)算各個(gè)可用服務(wù)節(jié)點(diǎn)針對(duì)各個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)的平均通信時(shí)延。最后對(duì)這一結(jié)果進(jìn)行加權(quán)、排序，選取最優(yōu)的候選作為調(diào)度結(jié)果返回。上述過程如圖2所示。

（3）虛擬機(jī)狀態(tài)維護(hù)

由于對(duì)虛擬機(jī)的調(diào)度納入了網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系作為參考依據(jù)，所以在調(diào)度請(qǐng)求中需要增加相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接信息。同時(shí)，出于整體優(yōu)化的考慮，還需要綜合考慮現(xiàn)有虛擬機(jī)在各個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)中的分布狀態(tài)，這就需要對(duì)虛擬機(jī)狀態(tài)和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)進(jìn)行專門的維護(hù)。

鑒于上述原因，新建立了InstanceManager類來負(fù)責(zé)管理、維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)，可以提供虛擬機(jī)狀態(tài)、虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接信息、指定虛擬網(wǎng)絡(luò)中虛擬機(jī)在各個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)上的分布狀態(tài)，并提供接口獲取各個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)之間物理網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)。該類實(shí)例與調(diào)度器運(yùn)行在同一進(jìn)程，并且跟隨調(diào)度器進(jìn)行初始化。

2.4 映射算法

圖2 調(diào)度流程

虛擬機(jī)間的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系復(fù)雜多樣，虛擬網(wǎng)絡(luò)通信以覆蓋網(wǎng)絡(luò)的方式承載于物理鏈路上，利用GRE隧道[10]進(jìn)行連接，虛擬網(wǎng)絡(luò)的性能很大程度上取決于所選用的物理網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示，虛擬機(jī)到物理節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系實(shí)質(zhì)上決定了虛擬機(jī)之間復(fù)雜的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系到物理通信鏈路之間的映射關(guān)系，要優(yōu)化虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信，則需要將虛擬網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系和物理鏈路狀態(tài)納入虛擬機(jī)映射的算法當(dāng)中。

圖3 虛擬機(jī)、虛擬網(wǎng)絡(luò)、物理節(jié)點(diǎn)和物理鏈路的關(guān)系

對(duì)于給定的一組虛擬機(jī)以及它們之間的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，結(jié)合物理鏈路狀態(tài)信息，可以給出更優(yōu)化的映射及調(diào)度方案。如圖4所示，給定4臺(tái)虛擬機(jī)之間的連接關(guān)系，可以簡(jiǎn)單地將虛擬機(jī)逐一隨機(jī)映射到一臺(tái)可用的物理節(jié)點(diǎn)上，未考慮物理節(jié)點(diǎn)之間的通信鏈路狀態(tài)時(shí)，方案A得到的平均時(shí)延是22.5 s。分析連接關(guān)系，發(fā)現(xiàn)三角形內(nèi)的3臺(tái)虛擬機(jī)關(guān)聯(lián)度較高；方案B考慮了物理鏈路信息，將它們映射到狀態(tài)比較良好的兩個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上，剩余的一臺(tái)虛擬機(jī)映射到次優(yōu)的節(jié)點(diǎn)上，總體平均時(shí)延降到6.25 s。

圖4 隨機(jī)映射方案和優(yōu)化映射方案

虛擬機(jī)間的通信條件受制于覆蓋網(wǎng)絡(luò)下物理節(jié)點(diǎn)之間的鏈路狀態(tài)（帶寬、時(shí)延等）。除了上述單一的虛擬網(wǎng)絡(luò)，還會(huì)存在虛擬機(jī)屬于多個(gè)不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)、分屬于多個(gè)不同的物理計(jì)算節(jié)點(diǎn)的情景。此時(shí)應(yīng)當(dāng)評(píng)價(jià)待選節(jié)點(diǎn)在各個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎碌钠骄W(wǎng)絡(luò)時(shí)延，并計(jì)算多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的加權(quán)平均值。在一定的差異范圍內(nèi)，選取最優(yōu)的若干個(gè)物理節(jié)點(diǎn)作為調(diào)度結(jié)果順序返回。參見下列偽代碼內(nèi)容。

全局調(diào)度（上下文,實(shí)例集）：

連接關(guān)系計(jì)算判定(實(shí)例,權(quán)重,實(shí)例管理器):if權(quán)重列表為空：

另外，如圖5所示，物理節(jié)點(diǎn)之間可能存在多條鏈路。此時(shí)基于上述思路還可以繼續(xù)擴(kuò)展，在對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行映射之后，結(jié)合軟件定義網(wǎng)絡(luò)的靈活特性，可以進(jìn)一步在虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路和物理網(wǎng)絡(luò)鏈路之間建立映射關(guān)系，便于對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)通信流量進(jìn)行分流、隔離和服務(wù)質(zhì)量控制。

圖5 虛擬網(wǎng)絡(luò)連接到物理鏈路的映射

3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)中使用兩臺(tái)物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)A擁有4處理核心、8 GB內(nèi)存和500 GB磁盤空間，節(jié)點(diǎn)B擁有16處理核心、32 GB內(nèi)存和500 GB磁盤空間，節(jié)點(diǎn)A、B之間使用100 Mbit/s網(wǎng)絡(luò)連接。3臺(tái)虛擬機(jī)配置為單處理核心、512 MB內(nèi)存、10 GB磁盤空間，使用Ubuntu Server 14.04操作系統(tǒng)。

3.2 功能測(cè)試

在最終的實(shí)現(xiàn)中，通過統(tǒng)一的、簡(jiǎn)化的圖形化租戶界面入口，使用與物理設(shè)備對(duì)應(yīng)的熟悉的虛擬主機(jī)、虛擬交換機(jī)、虛擬路由器、虛擬負(fù)載均衡器和虛擬防火墻的資源組織，屏蔽了原有平臺(tái)的實(shí)例、網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)、路由、浮動(dòng)IP地址、固定IP地址等專門技術(shù)細(xì)節(jié)，有利于租戶使用在現(xiàn)實(shí)世界里先驗(yàn)的知識(shí)快速上手使用，完成了以可視化方式實(shí)現(xiàn)包括隔離網(wǎng)絡(luò)、虛擬機(jī)、負(fù)載均衡器和防火墻在內(nèi)的各種虛擬資源的生成。虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接如圖6所示。

圖6 圖形化虛擬機(jī)組網(wǎng)編排系統(tǒng)

通過編排模塊的設(shè)計(jì)，可以使用統(tǒng)一而簡(jiǎn)化的方式動(dòng)態(tài)更改乃至批量更改資源的配置。通過對(duì)平臺(tái)底層虛擬化接口的修改，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)虛擬機(jī)的、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口單獨(dú)定義粒度上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制。

3.3 性能測(cè)試

從服務(wù)節(jié)點(diǎn)和虛擬機(jī)之間的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系的角度出發(fā)，對(duì)租戶定制以及資源優(yōu)化配置也做了一定的探索工作。由表2和表3可知，改進(jìn)的映射調(diào)度算法對(duì)虛擬機(jī)間通信質(zhì)量的提升有一定作用。新算法對(duì)最小RTT（round trip time）影響不大，但是對(duì)平均RTT有8%左右的提升，對(duì)最大RTT有80%左右的提升，同時(shí)可以看到，新算法調(diào)度下的虛擬機(jī)間通信有著更小的標(biāo)準(zhǔn)差，也就是更加一致且容易預(yù)測(cè)的通信表現(xiàn)，見表4。

表2 原有映射調(diào)度算法的虛擬機(jī)間通信

表3 改進(jìn)的映射調(diào)度算法的虛擬機(jī)間通信

表4 改進(jìn)后的算法相對(duì)于原有算法的改善

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著云服務(wù)產(chǎn)業(yè)的成熟，越來越多的租戶嘗試了解、接納甚至擁抱云服務(wù)，但云服務(wù)仍存在著顯著的不足，如配置繁瑣、使用門檻高、組網(wǎng)方式與傳統(tǒng)實(shí)際物理機(jī)組網(wǎng)模式相比有較大差別等。產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界都開始關(guān)注網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，本文以開源云計(jì)算管理平臺(tái)OpenStack為基礎(chǔ)，構(gòu)建了一個(gè)虛擬機(jī)定制化組網(wǎng)系統(tǒng)，最大程度地簡(jiǎn)化租戶操作，使租戶可以方便、快捷、不過多地受技術(shù)細(xì)節(jié)干擾地達(dá)成預(yù)期的組網(wǎng)目的。

跨數(shù)據(jù)中心地域、網(wǎng)域的傳統(tǒng)部署方式是分區(qū)域隔離的，這限制了資源的有效利用。未來工作將嘗試用覆蓋網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突破這一限制。跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)域、地域的系統(tǒng)部署，有利于服務(wù)提供商通過高效而廣域的資源映射減小自身的運(yùn)營(yíng)成本和線路負(fù)擔(dān)；能夠提升平臺(tái)部署的可擴(kuò)展性，使得平臺(tái)有可能以成機(jī)房、成數(shù)據(jù)中心的方式提升計(jì)算能力，有針對(duì)性地化解資源瓶頸；能夠?yàn)闃I(yè)務(wù)設(shè)計(jì)提供更強(qiáng)的靈活性，比如跨地域的虛擬設(shè)施編排、組建以及遷移，動(dòng)態(tài)地跟隨租戶的接入位置進(jìn)行優(yōu)化配置生成，提供更加智能化的服務(wù)。這個(gè)方向尚存在著顯著的難點(diǎn)需要攻克，還有很多內(nèi)容需要思考與探索。

1 虛擬化與云計(jì)算小組.云計(jì)算實(shí)踐之道：戰(zhàn)略藍(lán)圖與技術(shù)架構(gòu).北京：電子工業(yè)出版社，2011 Group of Virtualization and Cloud Computing.A Practical Guide to Cloud Computing:Strategy Blueprint and Technical Architecture.Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2011

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