规划自主管理云中应用程序的性能和可靠性

规划以自主管理Loic Letondeur引用此版本：Loic Letondeur.规划以自主管理云中的应用程序性能和可靠性[cs.PF]。格勒诺布尔大学，2014年。法语。NNT：2014GRENM059。电话：01140128HAL ID：电话：01140128https://hal.science/tel-01140128提交日期：2015年HAL是一个多学科的开放存取档案馆，用于存放和传播科学研究论文，无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire论文要获得的等级格勒诺布尔大学博士专业：计算机科学部长令：2006年提交人洛伊克·莱托纳尔论文由M.帕尔马的圣诞节由Fabienne BOYER女士和M. 蒂埃里·库帕耶由Orange Labs和格勒诺布尔计算机科学实验室编制和数学规划以自主管理论文公开答辩，评审团成员包括：M.丹尼尔·哈根蒙特图卢兹国家理工学院教授M.莱昂内尔·辛图里埃里尔第一大学教授M.弗雷德里克·德斯普雷斯INRIA研究总监M.阿兰·查纳图卢兹国立理工学院讲师、考试员M.帕尔马的圣诞节约瑟夫·傅立叶大学教授法比安·博耶约瑟夫·傅立叶大学高级讲师M. 蒂埃里·库帕耶Orange Labs云平台研究总监，论文联合总监M.泽维尔·埃切弗斯Orange Labs研究工程师，论文iiiii谢谢你在这漫长的博士生涯结束之际，我想感谢所有为这项工作做出贡献的首先，我想感谢所有的评审团成员，他们给了我参加辩护的荣誉感谢M.INRIA研究总监Frédéric Desprez担任评审团也要感谢M.图卢兹国立理工学院教授Da- nielHagimont莱昂内尔·辛图里耶，里尔大学教授，同意在暑假期间担任我工作的报告员，我也要感谢M.阿兰·查纳，图卢兹国立理工学院讲师，同意担任这篇论文的审稿人。我还要感谢我的四位论文导师，感谢感谢M.约瑟夫·傅立叶大学教授Noël de Palma致Thierry Coupaye，Orange实验室研究总监，Xavier Etchevers，Orange实验室的研究工程师。我还要向先生表示深切的感谢。亚历山大·列斐伏尔对这一博士学位的管理做出了贡献，并在很大程度上我最后，我想特别感谢我亲爱的梅勒妮。感谢他对一个同伴的理解，这个同伴由于博士学位带来的高节奏工作而经常感到谢谢你在困难时期和怀疑时刻的支持。他的善良、温柔和幽默对这项工作的成功起了决定性的作用ivv摘要云计算可优化应用程序的部署和维护成本借助云，每个应用程序都可以在几分钟内进行部署和重新配置应用程序需要始终保持正确的大小，以便在不使用太多资源的情况下持续保持足够的服务质量，这就要求在云中实现应用程序然而，最新云计算确实是一个年轻的范式，市场上的各种参与者都在迅速寻求提供虽然为了推动当前弹性的极限，本文中介绍的工作提出了一种名为Vulcan的弹性规范工具。Vulcan既简单又完整，它表明解决方案的完整性与其使用的复杂性之间不存在相关性基于自主方法，Vulcan做出了以下贡献：弹性应用程序模型：它允许根据所谓的意图模式来描述应用程序在弹性引起的重新配置期间必须如何该模型的形式主义是在使用解决方案时寻求简单性的基础规划算法：该算法允许在弹性过程中求解不同的参数，同时为Vulcan用户实现本文档中提出的所有概念的原型。基于创新和成熟解决方案的原则，实验证明了Vulcan与现有解决方案的集成能力，以及所提出概念的可行性其结果是一个通用的解决方案，对托管应用程序没有任何限制，并推动了当前的弹性限制关键词：云计算，弹性，分布式系统，传统应用，规划，自主计算，组件模型。···vivii摘要云计算允许优化部署和维护应用程序的成本。多亏了云，应用程序可以在几分钟内部署和重新配置。每个应用程序都可以持续保持合理的规模，因此它可以持续保持足够的服务质量，而无需使用太多的资源。这种适应是由于称为弹性的特性而实现的。然而，最新技术水平表明，当前的弹性管理解决方案仅限于多层应用，并且不能管理所有可能的场景。云计算目前是一个年轻的范式，各种市场提供商都在努力提供弹性。虽然提供的弹性具有不可否认的优势，即它是一种快速简单的管理基本情况的方法，但它并不能满足许多用户的需求。为了解决目前弹性的局限性，本手稿中的工作提出了一个称为Vulcan的弹性规范工具尽管Vulcan简单而完整，但它表明弹性管理解决方案的完整性与其使用的复杂性之间没有关联基于自主方法，Vulcan做出了以下贡献：弹性应用程序的模型：用于描述应用程序在弹性过程中应如何通过重新配置而发展这一描述是在一个高层次上进行的，其意图是感谢一种创新的形式主义。所提出的形式主义是Vulcan易用性的基础。调度算法：该算法在弹性过程中求解各种参数，同时为Vulcan用户提供易于理解的特性。• 实现本手稿中描述的所有概念的原型利用这两个创新的概念和原则，从证明的解决方案，火神已经显示了它的能力，推动目前的弹性极限关键词：云计算、弹性、分布式系统、遗留应用、自主计算、基于组件的模型。··viii目录1引言11.1问题21.2捐款和计划3一、最新技术水平2背景92.1应用程序的弹性92.1.1应用程序和应用程序体系结构的定义92.1.2弹性的定义2.1.3应用的弹性能力2.2云计算162.2.1云的常见定义162.2.2不断发展的范式232.2.3合成253弹性解的研究3.1应用程序生命周期de l’élasticité3.2以决策为导向的解决方案293.2.1解决方案管理决策的弹性是绿色的保持水平303.2.2管理垂直弹性决策的解决方案和水平313.2.3合成313.3全面的弹性管理解决方案3.3.1关于解决方案333.3.2评价标准3.3.3Heroku403.3.4OpenShift433.3.5弹性463.3.6Docker生态系统49九xx目录3.3.7亚马逊云形成523.3.8WindowsAzure563.3.9云铸造厂603.3.10 SoCloud633.3.11 ElaaS673.3.12 应用程序部署工具包（ADT）713.4合成74II捐款774解决方案概述4.1目标的实现794.2弹性的自动化4.3规划的作用814.4规划所需的特征844.5Vulcan，自动化弹性的规划解决方案845弹性应用的扩展模型5.1扩展88的模型描述5.2内容分发应用程序的扩展模型5.3通过扩展修改模型的基本操作6弹性应用的意向模型6.1通过当前扩展管理模型修改966.2意向模型的形式主义996.2.1形式主义的性质996.2.2形式主义的描述1006.2.3相对于其他方法的定位6.3合成1057计划算法1077.1修订后的理由1077.2计划算法的详细信息7.2.1算法112的定义7.2.2约束类型和修改1157.3合成116III实施和实验1198实施1218.1火神发动机1228.2通过扩展124实现模型8.2.1对象-表征的二元性124目录xi8.2.2在计算期间通过扩展保持模型的一致性计划1278.2.3通过扩展和修订对模型的修改1288.3按意图实施模型1308.3.1约束语言1308.3.2意向模型的完整形式化：XML中的质询1348.4自弹性和合成1369定性评价1399.1选择进行验证的应用程序1399.1.1Springoo1409.1.2Clif1409.1.3神经节1419.1.4USBover IP1429.2弹性情景9.2.1场景o1：弹性和多层元素ntaire143...........................................................9.2.2情景on°2：弹性e至granularitecomposant144........................................9.2.3场景O#3：弹性e v垂直144.......................................................................9.2.4场景o#4：轮廓弹性145..............................................................................9.3相对于最新技术水平的定位10 业绩15110.1 测试方案15110.2 T是n°1：IntégrationVAMP-Vulcan153................................................................10.3 T是#2：USBoIP155...............................................................................................10.4 T是n°3：.................................................................................................................10.5 T是n°4：轮廓弹性164............................................................................................10.5.1 T是4bis167..............................................................................................10.5.2 T是第4ter170号...........................................................................................10.6 测试结果17311 结论17511.1 背景和动机17511.2 捐款17711.3 前景17911.3.1 预取17911.3.2 管理热版本更改17911.3.3 可靠性和弹性问题17911.3.4 性能优化18011.3.5 工业展望180十二、目录参考书目181xii附录：算法197的示例流程图表2.1Springoo 10应用程序概述2.2Springoo 12应用程序的水平弹性操作示例2.3Springoo 13应用程序的垂直弹性操作示例2.4云的分层模型和不同参与者解决的问题172.5轻量级虚拟化和容器192.6Animoto：弹性的一个案例研究2.7弹性自动化的简单循环2.8物联网应用及其与云计算的链接插图3.1Heroku对研究终点的评价3.2OpenShift相对于研究标准的评价3.3Jelastic相对于研究终点的3.4根据研究标准评估Docker生态系统解决方案3.5Amazon CloudFormation与研究标准的比较 . 553.6根据研究标准评估Windows Azure3.7根据研究标准对Cloud Foundry的评估3.8根据研究标准对soCloud进行评估3.9根据研究标准评估3.10 ADT与研究标准的比较3.11 对所研究的各种综合解决方案的所有评估总结3.12 所研究解决方案的平均评价754.1MAPE-K回路在弹性自动化管理中的应用4.2通过Springoo 82应用程序的区域外增长来明确规划的作用4.3Vulcan的整体功能，弹性规划管理器5.1按扩展划分的模型中处理的概念的总体89十三xiv图表5.2扩展模型的元模型905.3内容分发应用程序（CDN）示例5.4通过应用程序的扩展以图形方式表示CDN926.1代表监控应用程序状态的扩展模型6.2扩展模型的元模型1026.3按强度103列出的模型示例6.4功能模型104的示例7.1修订推理的价值：不同方法的比较1097.2任何系统都可能产生需要检测和纠正的错误7.3调度算法的图形表示8.1Vulcan122的结构8.2Vulcan123发动机的结构8.3通过扩展127处理模型实现的详细信息9.1Clif 141应用程序的架构9.2Ganglia142的应用程序架构9.3USBoIP 143应用程序的体系结构9.4弹性情景o n ° 1：表示n个tatio n d e d e u x m o dèle s pa r连续拉伸。............. 1449.5弹性情景o n ° 2：表示n tatio n d e quatr e mo dèle s pa r连续拉伸。.................1459.6弹性情景o n ° 3：表示连续拉伸的n tatio n d e d e u x m o dèle s pa r。............ 14510.1 通过VAMP和Vulcan集成实现的弹性方案的详细信息15310.2 Vulcan与VAMP 154集成的性能10.3 在USBoIP应用程序的第2个场景中，性能可以：15510.4 从第4阶段到第5阶段，从第1阶段开始：需要进行.............................................10.5 详细说明初始化编号................................................................................................10.6 第三章第三章第一次见面.......................................................................................10.7 Vulcan在场景on°3上的性能o在计算时间以毫秒为单位，取决于步骤16210.8 第四季第165集第四季第165集...............................................................................10.9 Vulcan在场景on°4上的性能o在计算时间以毫秒为单位，取决于步骤16610.10第5条和第6条第4款之二167...........................................................................10.11Vulcansurgoo：计算时间以毫秒为单位，取决于步骤16810.12P在场景中的性能或goo：计算时间以毫秒为单位，基于170个步骤图十五表10.13 Vulcan通过完成当前实施的潜在收益11.1Vulcan在状态评估标准方面的定位第2方案的计划算法如何工作的详细信息Springoo 198应用程序的水平衰减xvi图表图片列表2.1应用程序的特性及其弹性管理 . 153.1关于弹性的可能决定4.1创新规划解决方案所需的856.1可在意向模型中表达的约束977.1按意图对模型约束类型的可能。1159.1管理不同弹性解决方案的弹性情景-148年十七第十八章表格列表列表8.1通过将Springoo应用程序扩展为XML 126表示进行建模8.2扩展129对模型的修改示例8.3审查请求示例1298.4通过扩展8.1返回模型的所有Jonas的穆尔查询1318.5Springoo 131应用程序的瞬时扩展模型8.6计算放置更改的XPS查询1328.7用于计算所有必要更改的XPS查询-放置尚未放置在故事中的每个组件所需的VM133型真空8.8133原型库中的XPS函数8.9Springoo 135应用程序的按意图建模10.1 USBoip 156应用程序的意向模型10.2 我的名字是3160...................................................................................................10.3 第一个是第三个，第三个是第三个，第三个是第三个。........................................10.4 第四季第166集剧情介绍.........................................................................................10.5 第四种情况之二的摘录169....................................................................................10.6 第四种情况之三第171号方案的执行摘要.............................................................1用于实现图2所示情景的意向模型199