基于負載均衡的云資源調度策略研究

王晨輝

摘 要：自云計算這一概念及其技術應用自問世以來，其發展趨勢愈發強勁，對于目前各大主流IT應用以及各類服務模式均產生了重大影響，自其由最初的概念初創時期到發展時期，直至最終的實踐階段，由云計算的技術框架提出至逐步細化至各方面，云計算發展長期以來始終是相關學術界與經營企業的研究熱點。由于云計算發展所產生出的信息技術變革，不但是一次技術性的變革，同時也是一種運營模式的轉變。目前云計算現已成為了一種新的商業計算模式與服務模式。文章將主要就針對云資源的調度管理策略展開具體的分析與探討，以確保在云平臺上并行任務時的負載均衡。

關鍵詞：云計算；云資源；負載均衡；調度策略

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）29-0079-02

在云計算當中對于資源及任務的調度將會使得云平臺的整體性能，以及云服務的運營均會遭受嚴重的干擾。若對于云資源的管理以及負載均衡不恰當，便會使得在云平臺當中并行任務的時候會造成負載不均衡情況的出現，進而使得云平臺的整體性能、效率降低，產生極大的資源浪費情況。就這一問題展開相關的研究工作便具有極其重要的作用與價值，應當引起人們的重視與思考，據此下文將基于對云計算與云資源管理的基礎理論之上，重點就負載均衡算法進行了深入的研究，進而提出了一類基于負載均衡的云資源調度機制。

1 云計算定義

在云計算技術的基礎原理中，是利用網絡等級進行劃分的，促使海量的應用處理程序可被分解為數個不等的子程序系統，而后在服務器集群當紅總開展應用搜索查詢，并進而找出合適的應用請求進而針對用戶予以處理，最終將所得到的結論反饋至用戶。目前對于云計算概念的主流定義包括有：

用戶可依據分鐘（min）或是秒（s）來進行基礎設施的應用時間的規劃，而并非傳統的天（d）或是周（W），從而便可實現對于資源的高效利用，以避免對資源的浪費。

云型結構是一類并行分布式系統，其通常是采用一系列的聯網、虛擬化等計算機來實現不同服務層之間的協同，將計算機資源做到統一運用。

云計算是一項將多方面考量概念予以統一，例如發布，負載均衡，事物及架構模型等，云計算是軟件系統的下一邏輯階段。關于云計算的定義有一個最為簡潔的概念，即為“因特網集成軟件”。

2 云資源關鍵技術分析

云計算的發展是基于在長期的發展演變過程當中，對于多種技術手段予以融合之后所產生的一種新技術，其中主要就包括了虛擬化技術、網絡計算以及Web2.0等相關技術，從而促使云計算平臺的規模愈發龐大，結構也更為復雜，分布更加廣泛且種類形式趨于多樣化，針對不同的業務需求及商業目標，需設計出具有針對性、高效性的云計算平臺資源調度策略算法，當前的分配調度策略主要涵括有先到先服務、負載均衡以及最高效的應用等。提升系統性能以及服務質量是云平臺計算的關鍵性技術指標，而后伴隨著云計算技術的持續發展與規模的擴張，使得能源損耗問題日漸嚴重且廣受人們的重視，因而能源損耗對于成本及環境均會產生較大的影響。

在云計算平臺資源調度關鍵技術中重點涵括以下幾個方面的內容：

①調度策略：為資源調度管理當中最高等級的策略，需由相關的云平臺經營者與管理者予以界限劃定。其核心思想是為了明確調度資源的目標及明確在資源相對有限為了滿足一切需求時所應采取的處置策略。

②優化目標：對于調度中心而言可應用不同的目標函數來進行資源調度優劣性的判定。當前所普遍應用的優化目標函數具備有滿足用戶請求最大化、資源利用最大化、利潤最大化以及成本最低化等。

③調度算法：最為有效的調度算法是依據當前目標函數所形成的優化結果，不會損耗過多的資源且調度時間相對較短，因目前的調度算法基本都為NP-Hard問題，因此針對調度算法的設計大多選用近似優化的方式。

④調度系統架構：此架構通過云平臺的急促結構其聯系更為密切，目前云平臺的建設大多選用分布式的結構形式，因而調度系統的架構往往也更加偏向于考慮多級分布式結構。

⑤云資源界定與互相制約關系：云平臺大多采用虛擬資源并實施集中式管理，因而在實際管理的過程中必須要明確掌握各類資源及其互相之間的制約型關系，從而方可有助于調度算法對各類因素予以均衡。

3 基于負載均衡的云資源調度策略設計

3.1 整體設計框架

在位于云計算平臺這一復雜且規模龐大的系統中，對于資源的管理往往會選用相對統一的管理軟件，對于云資源采取資源規劃，將相關的資源進行整合，而后依據資源所能夠提供的服務性能將之劃分為普通、高吞吐量、高密度以及相關的特殊資源，如果分類存在明顯的差異性，在之后的實踐應用當中，亦可在新增資源類型之中針對資源實施分組動態監控實時統計，如此一來也可解決針對預先配置云資源性能較低難以滿足用戶實際需求的問題。

在云資源及其平臺間設置一個策略池，將相應的策略在此之中采取集中式的管理方式，在其內部可具體劃分出性能有限、成本優先等策略集合。鑒于云資源相對較多，針對云資源的調度算法通常是為了滿足于用戶的實際需求所設置出的一類基礎算法，同時再加之其他算法的應用，在策略池當中，應當首先依據服務類型將請求轉到所對應的策略集之中予以資源選取，而后再利用負載均衡算法對系統負載予以均衡。之后，鑒于云計算面向服務的特征，首先可將其具體的服務依據所提供的應用類型予以劃分，其中主要就包括有大數據量應用、大訪問量應用以及大存儲量應用。對于這三類服務類型，應選用不同的策略予以選取。其整體的框架結構，如圖1所示。

3.2 詳細設計過程

具體的負載均衡云資源調度策略可通過調度過程進行具體步驟的設計，其中主要就包括有以下幾個過程：

①在云服務層，用戶請求服務以及系統自動化的服務類型劃分；

②將已完成類型劃分的服務發送至相應的策略集當中，而后選取出所對應的具體算法內容；

③在經由策略集之中的資源選取之后，再統一實施負載平衡計算，對于系統資源采取負載調整；

④在經由上一環節策略池之中的資源調度后，再到資源池之中尋找相應的匹配資源，為用戶實施資源分配；

⑤在用戶將所申請的資源釋放抑或是暫停應用之后，資源將會即刻回歸為空閑資源狀態，經由資源的動態化管理實施動態監測以有助于下一次的資源分配。

基于負載均衡的云資源調度過程，如圖2所示。

4 結 語

總而言之，伴隨著移動網絡技術的快速發展云計算技術也已經表現出了強勁的發展勢頭，相應的云計算平臺應用也愈發廣泛且深入，然而伴隨著云計算技術的快速發展，云平臺的穩定性以及用戶應用需求越來越高，對于云平臺性能要求也隨之升高，因而，云平臺的設計工作也日漸趨向于完善，對于云平臺的負載均衡以及資源調度設計工作其重要性自然也就更加關鍵。本次研究重點就目前云計算的發展及相關的關鍵技術予以了深入的分析，而后對于云計算所引出的基于負荷均衡的云資源調度策略及算法進行了細致分析，并基于此設計出了一種基于負載均衡的云資源調度策略。

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