关于云计算资源消耗监测的研究

摘 要：S着云计算数据中心的规模越来越大，要保证其高能效地运行，必然需要对云计算数据中心服务器资源消耗进行有效的监测与调控。文章对云计算资源消耗监测系统的应用技术进行了分析，并确定了云计算资源消耗监测系统的监测周期，为实现后续的资源调度提供了技术和数据的理论基础。

关键词：云计算资源消耗；监测技术；监测周期

1.引言

虚拟化技术使得云计算中心的规模越来越强大，为确保云计算数据中心能够高效运行，加强对云计算机数据中心的监测与管理就显得尤为重要。本文研究了云计算资源监测系统的关键技术和如何确定资源监测的周期，为进一步的云计算资源监测打下理论基础。

2.资源消耗监测系统的应用技术分析

传统的系统资源消耗监测技术有多种，例如采用PostgreSQL数据库，或采用Web应用程序等均可实现[1]，在本文中，提出了另一种监测技术： XML技术[2]。XML（eXtensible Markup Language，可扩展标记语言）起源于SGML（Standard Generalized Markup Language），是SGML的一个简化版本，非常适合于在Web上或者其它多种数据源间进行数据的交换。XML技术相对于前几种监测技术而言，具有支持智能代码、智能搜索以及平台无关性的优点，目前已经成为一种通用的数据交换方式，被广泛作为跨平台数据交互的工具[3]。因此，云计算资源的数据监测系统数据收集能够采用XML来实现。

基于XML的树状文档结构特点，可以构建出云数据中心资源消耗监测模型，如图1所示：

图1中各层监控节点与物理机间的对应关系如表1所示：

资源消耗监测模型通过Socket实现三层结构间的连接[4]。Terminal层由Ordinary nodes组成，Ordinary nodes部署在云系统服务器上，对Terminal层Ordinary nodes的设计要求是对单个节点资源消耗信息通过XML进行获取，并向上层传递。在Ordinary nodes上配置XML获取CPU、内存、网络属性及各自的利用率，并将此信息传到Server层数据库中，再由Server层数据库汇总，并对数据进行稀释处理后，向Managers层数据库传递。在Managers层的中心服务器上部署Monitoring center并提供数据库访问接口，通过Web Interface以网页界面形式展示所调用Managers层数据库，形成监测结果，为实现云计算任务的调度提供数据支持。

3资源消耗监测系统监测周期的确定

资源消耗监测系统Terminal端的功能是实现节点监测，其监测周期是资源实际性能值与负载监测值之间决定其一致性的最主要的因素。一致性指标反应了监测资源的实际值与监测值之间的吻合情况。在云计算资源消耗监测中，主要包括CPU、内存和带宽三类资源的消耗，这三类资源消耗在实时负载均衡调度、资源节能调度、计算资源利润最大化等方面，均属于最重要的指标，对其确定一致性指标具有重要意义。

在此以CPU资源消耗为例，确定监测周期与一致性的关系。在实验中，采用每秒钟采样5次，即设置监测周期为200ms，以一台HP服务器为实验监测对象，在服务器上部署了Refresh回调对象，Refresh回调对象是以ICE[5]对象的形式实现的。就常识来说，监测周期越短必然一致性越高，实测值和真实值越吻合。经试验结果显示，采样周期越短，资源消耗监测值和实际负载消耗的一致性程度越高，这与常识一致；在1.8秒之后，采样值和实际负载的一致性呈震荡波形，说明在采样周期大于1.8秒时，其一致性变差，对监测结果的准确性影响明显；在[0，1]秒内采样值和实际负载的一致性迅速增加，在[1，1.8]内，一致性增加趋于平缓，因此通过一致性来综合考虑监测周期的取值，监测周期的合理区间应该为（0，1.8]秒，1秒应该是较好的选择。

4.结语

文章提出了资源消耗监测模型，对云计算资源消耗监测系统的应用技术进行了分析，并确定了云计算资源消耗监测系统的监测周期，为实现后续的资源调度提供了技术和数据的理论基础。今后的工作是根据资源消耗监测平台上获取的数据，从如何实现云计算资源合理调度、节能调度以及计算资源利润最大化等方面进行进一步的研究。

参考文献

[1] 田文洪，赵勇.数据中心资源优化调度理论与实践[M].北京：电子工业出版社.2014.

[2] 姚瑶.基于时间序列的电信信息预测监控系统的开发[D] .东南大学：硕士学位论文，2008：4-9.

[3] BREETT M.Java与XML[M].孙兆林 译.北京：中国电力出版社，2011：12-19.

[4] 董波，沈青，肖德宝. 云计算集群服务器系统监控方法的研究[J]. 计算机工程与科学，2012：34（10）：68-72.

[5] MICHI H.choosing middeware：Why performance and scalability do（and do not）matter[R].Zeroc，2009：15-24.