一、什么是彈性擴展

    彈性擴展最早是亞馬遜提出的概念，彈性擴展針對的是云應用本身的一種動態(tài)的擴展，在云應用運行期間實現(xiàn)支撐云應用的虛擬機實例個數(shù)的動態(tài)增加或者減少，通俗點就是在負載較高的時候啟動較多的實例，負載較低的情況停止一些實例。彈性擴展為云應用實現(xiàn)了真正意義上的資源按需分配。彈性擴展并不是簡簡單單的憑空復制，對于應用服務來說，增加服務器個數(shù)只是增加資源計算能力，還需要傳統(tǒng)意義上的“集群”技術將它聯(lián)合成一個整體對外提供服務。對于IaaS來說，它不會因為特殊的業(yè)務規(guī)則對應用進行限制，導致應用做相應的更改，這違背了它產(chǎn)生的本意，它更多的是關注整體行為，無論什么應用都可以在其運行，并享受它一致各種服務。由此可見彈性擴展中對應用部署所需的虛擬機是預先創(chuàng)建的，并由應用實施者通過內(nèi)網(wǎng)組建一個集群，這些虛擬機放入到一個pool中，按照策略進行啟動所需的虛擬機實例，說白了IaaS管理服務只關注池里面有多少虛擬機，然后按策略停止或者啟動這些虛擬機。

二、彈性擴展實現(xiàn)

    首先云用戶通過管理portal，可以定義一個pool，將需要實現(xiàn)彈性擴展的虛擬機加入到pool，原則上是一個應用對應一個pool，并設置彈性擴展策略，主要是IaaS管理服務調(diào)度算法涉及的參數(shù)有關，如下所示：

    Pool max size：這與云用戶加入的虛擬機個數(shù)有關；

    Pool min size:該值缺省為1，表示最小運行情況下的虛擬機個數(shù)；

    High load limit：表示整體運行負載超過該值時，就需要投運新虛擬機；

    Lower load limit:表示整體運行負載低于該值時，就需要停運虛擬機，將虛擬機放入到閑置的pool中。

    Step start count：該值缺省為1，表示每次投運的個數(shù)

    Step stop count: 該值缺省為1，表示每次停運的個數(shù)

    然后對于云用戶來說還需要一個動態(tài)監(jiān)控的界面，監(jiān)控該pool動態(tài)變化。

    對于IaaS平臺來說要實現(xiàn)彈性擴展，首先要實現(xiàn)性能監(jiān)控模塊，對池中的投運的虛擬機進行性能監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)，實時的cpu利用率計算整體運行負載，然后按策略進行調(diào)度。下面我講詳細的講解彈性擴展算法。

三、 彈性擴展算法

    假設前提：

    閑置池：freePool={V1,V2,……}

    投運池：usedPool={…}

    池中虛擬機：V1,V2,……

    物理機：P1,P2,……,Pn

    按照物理機性能設置每個物理機權值：LD1,LD2,……,LDn

    平均化計算周期：T

    High load limit：HLL

    Lower load limit：LLL

    彈性計算資源調(diào)度周期：T1

    算法描述：

    1、  平均法去掉瞬時尖峰值計算所有物理機，以及虛擬機某段時長的平均cpu利用率；

    注：平均法要防止因為瞬時峰值引起云計算內(nèi)部頻繁調(diào)度，導致云計算內(nèi)部的“顫動”

    計算方式如下：每個資源（物理機或者虛擬機）擁有一個隊列，保存T周期的m個性能數(shù)據(jù)，每次新的監(jiān)控數(shù)據(jù)cpu利用率進入后，將最久的監(jiān)控數(shù)據(jù)移出，將新數(shù)據(jù)加入到隊列里，計算隊列中剩余值，計算公式如下：資源負載=(SUMi-1+DATAnew-DATAlast)/m;

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

2、  計算所有投運虛擬機的實際占有負載：

    計算方式：虛擬機的性能監(jiān)控數(shù)據(jù)代表的相對計算能力，因此需要通過物理機性能數(shù)據(jù)折算成絕對的負載值，計算公式如下：

    其中Vcpu表示虛擬創(chuàng)建時cpu個數(shù)；

      表示虛擬機相對負載；

      該計算公式表示該物理機上運行m個虛擬機

3、  選擇一個需要調(diào)度的pool，綜合虛擬機負載計算整個投運的所用虛擬機平均負載：

    其計算公式如下：

   m表示該pool中已投運的虛擬機個數(shù)。

4、  計算該pool中是否需要投運或者停運：

    n  Pool整體負載〉HLL，表示需要投運新的虛擬機，從free pool中選擇Step start count個虛擬加入到待啟動隊列中，如果free pool中虛擬機個數(shù)不足，則將剩余的全部取出。

n  Pool整體負載<LLL，表示需要停運新的虛擬機，

    如果Pool中虛擬機個數(shù)-Step stop count>=Pool min size，則從used pool中選擇Step stop count個負載最低的虛擬機加入到待停止隊列中；

    如果Pool中虛擬機個數(shù)-Step stop count

    n  否則：該虛擬機不做任何調(diào)度

5、  從待啟動中依次啟動虛擬機或則從待停止隊列中依次停止虛擬機，并清除pool中所有虛擬機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pool，按照3-5進行操作。

    算法其他說明：

     該算法只關注對于pool需要啟動多少個虛擬機，在理論上虛擬機多少代表其應用在IaaS上占有的計算能力，從而改善應用性能，并使應用按需被分配資源。但實際資源分配還包含了很多因素，例如物理機資源群還剩余多少計算資源，資源利用是否被均分到各個物理機上（這個需要資源均衡的智能遷移進行支撐）。

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