云中多租戶數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的彈性控制問題研究.pdf

1、云計算的出現(xiàn)，為大型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供新的交付模型，以其超大規(guī)模、高可擴展性、按需服務(wù)等特點為下一代應(yīng)用開發(fā)帶來新的愿景。云中資源“無限性”以及pay-per-use的定價模式，使得應(yīng)用能夠借助云計算彈性特征應(yīng)對負載變化，達到傳統(tǒng)應(yīng)用無法獲得的彈性。云計算彈性是指在負載高峰期時申請更多資源以滿足性能要求，負載降低時合并空閑資源以降低整體資源開銷的能力，這是云計算主要特征之一。云中大型應(yīng)用因規(guī)模和復(fù)雜度增加，一般采用多層設(shè)計架構(gòu)，而大部分應(yīng)用

2、是數(shù)據(jù)驅(qū)動的，數(shù)據(jù)層面的彈性擴展對整個系統(tǒng)擴展至關(guān)重要。云計算環(huán)境數(shù)據(jù)存儲重點考慮可擴展性，這相對于傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有諸多不同，由于數(shù)據(jù)存儲固有的有狀態(tài)性，通常獨占服務(wù)器，數(shù)據(jù)的管理要考慮到分布式事務(wù)特性、負載均衡的自適應(yīng)性以及靈活的副本一致性策略等問題，這使得數(shù)據(jù)層面的彈性控制難度增大。當前，以多租戶為主要特征的SaaS應(yīng)用是最常見的云服務(wù)，被越來越多的廠商所認可，其兩大主要特征就是:單實例多租戶和系統(tǒng)能夠彈性適應(yīng)多租戶需求。多租戶的

3、特征使得云中數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的彈性控制更加復(fù)雜，面臨諸多挑戰(zhàn):
　　1)數(shù)據(jù)彈性控制要在保證多租戶的數(shù)據(jù)共享存儲和滿足不同租戶數(shù)據(jù)的性能要求下進行。云提供商一般為了減少整體資源的開銷，租戶的數(shù)據(jù)會共享存儲在分布式節(jié)點上。不同租戶對于數(shù)據(jù)訪問的性能要求是不同的，具體體現(xiàn)在SLA中，本文關(guān)注數(shù)據(jù)訪問時間相關(guān)的指標。在進行數(shù)據(jù)彈性控制時要保證以上兩個條件，這增加了彈性控制的難度。
　　2）為了實現(xiàn)多租戶存儲系統(tǒng)的彈性控制，我們需要能夠

4、提出控制策略，決定哪些數(shù)據(jù)要進行移動，往哪里去移動。大型應(yīng)用的負載波動大，自適應(yīng)的負載均衡要求能夠在負載高峰時scale-out，負載低峰時scale-down。這通過數(shù)據(jù)移動（比如，partitioned或coalesced）實現(xiàn)，但是頻繁的移動有可能為已經(jīng)過載的系統(tǒng)帶來新的性能問題。
　　3)要有一種負載預(yù)測機制使得數(shù)據(jù)擴展策略能夠提前制定。云中資源供應(yīng)要經(jīng)歷啟動延遲，這就要求必須盡早應(yīng)對負載變化做出控制策略。監(jiān)測和控制服務(wù)水

5、平協(xié)議(SLA)中的性能指標容易受環(huán)境噪聲影響，不易準確測量，而且不同租戶不同SLA中性能要求相對于相同性能要求的問題更加復(fù)雜。
　　針對上述問題，我們提出一種基于MPC控制思想實現(xiàn)的AdaptScala系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)測不同租戶數(shù)據(jù)訪問的負載情況，并基于一次指數(shù)平滑方法進行負載預(yù)測;結(jié)合不同租戶SLA中對數(shù)據(jù)訪問響應(yīng)時間的性能要求，構(gòu)建多租戶數(shù)據(jù)存儲的性能模型用于判定每個服務(wù)器能否滿足不同租戶對數(shù)據(jù)訪問的性能要求;最后給出一種