一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制制造技术

本发明专利技术是一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制，适用于为PaaS平台上的应用动态地分配系统资源。属于软件技术领域。对于PaaS平台服务的提供者来说，他们的主要任务是保证用户的服务质量，并尽可能地减少资源开销。采取弹性的资源分配机制，可以在保证服务质量的前提下，有效地提高系统的资源利用率，从而减少能耗和运维成本。因此，弹性资源分配技术是实现上述任务的关键途径。目前关于弹性机制的研究多数集中在IaaS层，且较少考虑不同应用的具体特征。本发明专利技术提出了一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制。该机制通过应用监测、访问日志分析、应用搭配部署等手段，综合考虑PaaS平台的特性和Web应用的特征，可以在保障服务质量的基础上尽可能地减少系统的资源消耗。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制，适用于为PaaS平台上的应用动态地分配系统资源，属于软件

技术介绍
：PaaS平台作为云计算的一种重要服务模式，方便软件服务的部署和使用。对于平台服务的提供者来说，他们的主要任务是保证用户的服务质量，并尽可能地减少资源开销。采取弹性的资源管理机制，可以在保证服务质量的前提下，有效地提高系统的资源利用率，从而减少能耗和运维成本。因此，弹性资源分配技术是实现上述任务的关键途径。目前关于弹性机制的研究多数集中在IaaS层，较少考虑不同应用的具体特征。
技术实现思路
：本专利技术提出了一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制。该机制综合考虑PaaS平台的特性和Web应用的特征，可以在保障服务质量的基础上尽可能地减少系统的资源消耗。本专利技术的主要创新点包括：1)提出了基于应用特征的搭配部署方案，将多种在资源开销方面有不同特征的应用部署在一起，均衡、充分地使用服务器资源，提高了资源利用率。2)通过挖掘应用的访问日志，结合对应用所在系统环境的监测记录分析，建立起包括应用资源开销及应用请求变化情况等指标的应用特征模型。附图说明图1展示了部署任务图2是一种简单的部署方案图3是一种最优的部署方案具体实施方式：1.应用特征定义及其获取方法本专利技术主要关注与资源占用相关的Web应用特征：1)资源消耗特征，即应用实例的各类>资源开销随请求率的变化情况；2)请求变化特征，即应用实例接收到的请求率随时间的变化特性，而请求率通常会影响应用对系统资源的需求情况。应用的资源消耗特征具体地表示为应用资源消耗与其请求率之间的函数关系，主要通过对资源使用情况的监测得到。通过对较长时间内的监测数据进行统计分析，可以归纳出应用资源消耗特征。应用的请求变化特征具体地表示为对应用请求序列进行时频变换后的主要频率成分的频率及振幅构成的元组的集合，可以通过对应用的访问日志分析得到。通过周期性地从日志中采样统计应用在某段时间内的平均请求率，可以归纳出应用的请求变化特征，并进一步基于请求变化特征对应用将来的请求变化情况进行预测。2.基于应用特征的PaaS弹性机制整体流程一个新应用被部署到PaaS平台时，必须经过一个监测和日志分析的过程，才能让平台获取到其应用特征，从而更好地指导应用的部署和资源分配。本专利技术将应用的部署划分为单独部署和搭配部署两个阶段：1)当应用被初次部署到云平台时，需将其单独部署到一个虚拟机上，对虚拟机和应用进行监测，并分析应用访问日志，待该应用运行状态稳定，获取其应用特征；2)基于应用特征将该应用与其他应用搭配部署到服务器上，并适时进行弹性操作，以实现优化。在部署搭配阶段，还会继续通过监测和日志分析，实时更新应用特征。在单独部署阶段获取到应用特征后，以执行单元为单位，将应用搭配部署在PaaS平台上，并根据一定的触发条件，在应用运行过程中进行弹性操作——扩展或伸缩，动态地为其分配所需资源、灵活地调整其部署。本专利技术提出的弹性资源管理机制包括三个要素：(1)执行单元执行单元是被限定了接收到的最高请求率的应用实例。本专利技术以执行单元为单位，对应用进行部署及后续弹性操作，能够减少弹性操作次数，降低弹性操作带来的额外开销。(2)弹性操作时机新应用进入搭配部署阶段，就可能触发扩展操作。在应用运行过程中，系统预测其下一时段请求率，并对应用及其运行环境实时监测，获取平台整体的资源使用情况和应用响应时间等一系列监测数据，当预测结果或监测数据满足特定条件时，会触发相应的扩展或伸缩操作。(3)弹性操作方案由(2)中预测结果或监测得到的平台服务器运行状态、应用响应时间等确定了具体的弹性操作类型后，根据应用的资源占用特征以及应用的请求状况，确定应用执行单元增删位置等具体操作细节，并通过搭配部署的方式，实施弹性操作方案。3.弹性操作实施系统挖掘应用访问日志，获得其历史请求情况，在此基础上预测得到下一时段请求率；同时，对平台以及运行在平台上的应用进行在线监测，获得平台整体的资源使用情况和应用响应时间等一系列监测数据。当上述预测结果或监测数据满足特定条件时，便会触发相应的弹性操作——弹性扩展或收缩。无论是扩展操作还是收缩操作，系统都会对多种不同应用的执行单元进行搭配部署：对于扩展操作，新创建的执行单元与虚拟机上已有应用执行单元进行搭配部署；对于收缩操作，将较为空闲的虚拟机上的应用执行单元进行迁移合并，则对这些应用执行单元进行搭配部署。通过搭配部署，可以均衡、充分地使用系统资源，有效提高资源利用率。应用执行单元的搭配部署是弹性操作实施的关键，因此本专利技术将应用经过单独部署阶段获取到应用特征后，在平台上的正式部署阶段称为搭配部署阶段。通过搭配部署，可以均衡、充分地使用系统资源，有效提高资源利用率。因此，应用实例的搭配部署是弹性操作实施的关键。下面通过一个示例来说明搭配部署的优势。为了方便表述，此处仅以CPU和I/O两种资源的消耗情况为例，将虚拟机抽象为CPU和I/O资源的集合。如图1所示，系统需要将具有不同特征的应用1到4部署到虚拟机上。图中条纹方块代表CPU资源开销，实心方块代表磁盘资源开销，方块的数量代表该应用的资源需求(每一快代表20％的资源需求)，例如：应用1的资源需求是40％的CPU时间和60％的磁盘时间，应用2的资源需求是20％的CPU时间和20％的磁盘时间……图2给出了一种部署方案，这种方案非常简单，按照应用的到来顺序(假设与编号顺序一致)逐一将其部署到虚拟机内，如果虚拟机不能提供足够的资源，则增加一台虚拟机。这种部署方案总共使用3台虚拟机，并且各虚拟机都有较多空闲CPU时间和磁盘时间。可见，这种部署方案不但使用了较多虚拟机，而且各虚拟机都有大量的资源浪费，因此本专利技术提出了基于应用特征的搭配部署方案，如图3所示，将资源占用类型互补并能充分利用虚拟机资源的的应用1和应用4，以及应用2和应用3部署在一起，从而只需用2台虚拟机就可满足各应用对资源的需求，并且各虚拟机的资源都得到了充分利用。下面从扩展和收缩两方面介绍具体的弹性操作方法。当预测或监测发现应用所需资源增多，即需进行扩展操作，增加应用实例。此时，系统自动查找可以运行新实例的虚拟机，如果找到符合条件的虚拟机，则在该虚拟机上创建新实例。如果没有找到符合条件的虚拟机，则需要开启一个新的虚拟机。其中查找符合条件的虚拟机的算法如下：(1)由该应用的资源消耗特征获取其满负荷执行单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制，包括：1)提出了基于应用特征的搭配部署方案，将多种在资源开销方面有不同特征的应用部署在一起，均衡、充分地使用服务器资源，提高了资源利用率。2)通过挖掘应用的访问日志，结合对应用所在系统环境的监测记录分析，建立起包括应用资源开销及应用请求变化情况等指标的应用特征模型。

【技术特征摘要】
1.一个基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制，包括：
1)提出了基于应用特征的搭配部署方案，将多种在资源开销方面有不同特征的应用部署
在一起，均衡、充分地使用服务...

【专利技术属性】
技术研发人员：王千祥，魏豪，张锐，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11