Roboconf：云上复杂系统的多级弹性支持平台

Roboconf：一个支持云孟灵范引用此版本：孟灵范Roboconf：一个支持云上复杂应用多级细粒度弹性的自主平台。分布式、并行和集群计算。格勒诺布尔-阿尔卑斯大学，2016年。英语NNT：2016GREAM009。电话：01312775HAL Id：tel-01312775https://theses.hal.science/tel-013127752016年5月9日提交HAL是一个多学科的开放获取档案馆，用于存放和传播科学研究文件，无论它们是否已这些文件可能来自法国或国外的教学和研究机构，或来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaireTHE`SE为了获得等级阿尔卑斯山大学博士Spe'cialite'：In formatique年度部长报告：2006年7月请把你的名字写下来范孟灵这是P r f的命令。NoeüldePalmaE大学在格雷诺的舞蹈表演中，信息科学与技术博士Roboconf：une Plateforme Au-经济学pourlniveau，Multi-gran ularite'pourles应用程序云中的复杂系统Roboconf：一个支持云上复杂应用的多级细粒度弹性201年6月4日，根据法院组成，Pr of. No eül de PalmaUni versite'Grenob le Alpes，Grenob le，Directeur dethe' seDidier DonsezUni versite'Grenob le Alpes，Grenob le，Co-Directeur dethe' sePr of. 弗朗索瓦·博德Univ ersite'de Nice-Sophia Antipolis，Nice，Rappor teurDaniel HagimontINPT/ENSEEIHT，图卢兹，特别报告员Asc. Vania Marangozova-Martin大学教授，Greno b leAlpe s，Greno b l e，Pre'sidenteAsc。Alain TchanaINPT/ENSEEIHT教授，图卢兹，考官iiiii摘要软件应用程序变得越来越多样化和复杂。随着云计算及其应用的迅猛发展，软件应用变得越来越复杂。复杂的云应用可能包含许多软件组件，这些软件组件需要并消耗大量资源（硬件或其他软件组件），这些资源基于这些资源的粒度分布到多个级别此外，这些软件组件可能位于不同的云上。云应用程序的软件组件及其所需资源具有复杂的关系，其中一些可以在设计时解决，但一些需要在运行时解决弹性是云计算的优点之一，云计算是云系统通过以自主方式调整资源容量因此，可用资源在每个时间点都尽可能接近地适合当前需求。软件的复杂性和云环境的异构性成为当前弹性解决方案需要找到合适答案来解决的挑战在这篇论文中，我们提出了一种新的弹性方法作为一个有效的解决方案，它不仅反映了云应用程序的复杂性，但也部署和管理他们在一个自主的方式。它包括应用复杂性的两个方面多级细粒度弹性涉及受弹性动作影响的对象和这些动作的粒度。在本文中，我们还介绍了Roboconf平台，一个自主的云计算系统（ACCS），安装和重新配置复杂的应用程序，以及支持多级细粒度的弹性。为此，Roboconf也是一个自主弹性管理器。有了这个平台，我们可以抽象复杂的云应用程序，并自动化它们的安装和重新配置，这可能会消耗数百小时的劳动力。我们还使用Roboconf实现了这些应用上的多级细粒度弹性算法。实验结果不仅表明了多级细粒度弹性的有效性，而且验证了Robo-conf平台支持这种方法的特性iv关键词云计算;自主计算;云部署与重配置;多级细粒度弹性。vRe' sume'这些应用程序的逻辑是非常复杂的。云计算和应用程序的快速发展，逻辑偏差加上复杂性是前所未有的。这些应用程序可能包含一个大的名称的逻辑成分，它是一个连续的，并消耗了一个数量庞大的资源（材料或其他逻辑成分），这些资源的颗粒上有多个纳米颗粒在外面，这些逻辑成分可以在云上找到地方。逻辑成分和资源需要在组件上进行应用。这是一个很好的解决方案，我是说，我是个L这是计算的C'estla capaci t e 'd'un system e ` me a s'adapter la char ge de tr avail en ajus- tant ses resources de man i e ` re autonome. 我们的通讯员马上就 来。 Lacompl e Xi te'deslogicielsetl' he't e 'rog e' n e 'it e' des en viron-nements de type cloud sont des de e 'fis auxquels les solutions d'e' lasquest e'actuelles do i vent faire face. 在这方面，我们提出了Roboconf，一个云计算（CCS）系统，它允许在云中部署、安装和管理应用程序 利用Roboconf，我们可以实现多个算法，包括多个变量，以及一个计算逻辑成分和资源粒度之间关系的粒度。我的评价不允许我对机器人的功能和功能进行评估Mots-cle' s。 云计算、计算自动化、部署云、重新配置云、lasquitte ean iveauxmultiplesetagrainfin。vivii致谢“Some people grumble that roses have thorns; I am grateful thatthorns have–Alphonse如果不是献给我非常感激的一些人，这项工作是不可能完成的。我从心底里向我的父母表示万分的感谢. 我没有读过城里最好的学校我没有上过州里更好的我没有得到这个国家最好的工作。但这些都不重要因为我有世界上最好的父母他们弥补了所有这些。没有他们的爱、鼓励、动力和支持，我可能不会是今天的我。谢谢爸爸妈妈。我要衷心感谢我的导师诺·德·帕尔马，感谢他的耐力、耐心、灵感和出色的讨论。他创造了一个非常独特的积极的研究环境，这是罕见的其他任何地方 我还要感谢我的合作主管Didier Donsez的辛勤工作、出色的想法、长时间的讨论和出色的反馈。诺埃尔和迪迪尔不仅是上司，他们还是导师、老师，更重要的是朋友。很荣幸能和你们一起工作。你的积极影响将伴随我的余生。我要感谢Asc。Vania Marangozova-Martin教授接受担任我辩护的陪审团委员会主席。我也要感谢教授。 DanielHagimont和Prof. 弗朗索瓦丝·博德成为我论文的研究者非常感谢ASC。教授阿兰·查纳成为我辩护的陪审团成员我非常感谢您的报告，建议以及您对我工作的宝贵反馈。我还要感谢越南政府和越法大学给我在法国工作的资助。非常感谢ERODS团队的优秀同事和LIG实验室的朋友感谢阿兰在最初的几天里帮助我安顿下来，然后仍然指导我。感谢艾哈迈德回答我的每一个天真的问题。感谢所有下午的咖啡会议和所有越南人viii在格勒诺布尔的朋友你是我在法国期间最美好的回忆在更个人的层面上，我爱上了一个女孩很久之前，我开始我的博士研究。她成为我的妻子两年后，我开始我的博士工作。吴庭艳，谢谢你在我跑得太快的时候做我的皮带，在我走得太慢的时候做我的推力，谢谢你在我陷得太深的时候做我的锚，在我飞得太高的时候做我的绳索。最后，我要感谢我未来的小王子。他是我等待的最珍贵的东西，也是生活中快乐的主要源泉！ix内容摘要三Re'sume'v致谢.七目录九图十三表151介绍11.1上下文11.2动机41.3捐款61.4文件组织72云计算和自主计算92.1云计算理论92.1.1云计算的特点102.1.2云计算模型122.1.3云生态系统中的参与者132.1.4云上的虚拟化142.1.5挑战172.2自主计算理论182.2.1定义182.2.2自主循环192.2.3自主特性20x2.2.4自主云计算212.3综合报告21内容x3弹性233.1定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243.2分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253.2.1战略。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .273.2.2体系结构。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293.2.3范围。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .303.3弹性作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .313.3.1在各个层上的水平扩展。 . . . . . . . . . . .323.3.2在不同层上的垂直缩放。 . . . . . . . . . . . . .333.4未解决的问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353.4.1资源可用性。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .353.4.2资源粒度。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363.4.3启动时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363.4.4基于容器的虚拟化的兴起。 . . . . . . . . .363.4.5可组合性。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .373.5合成。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .374多级细颗粒弹性394.1定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .394.2相关工作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414.3自主弹性管理者。 . . . . . . . .454.4合成。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .475Roboconf应用模型495.1导言。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .505.2激励用例。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .505.3 Roboconf应用程序模型。 . . . . . . . . . . . . . . . . .515.4 Roboconf应用程序说明 . . . . . . . . . . . . . . .565.4.1应用程序描述符。 . . . . . . . . . . . . . . . .565.4.2图表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .575.4.3实例描述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .585.4.4图形资源。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .595.5 Roboconf领域特定语言。 . . . . . . . . . . . . . .605.5.1配置文件和细粒度分层DSL。.605.5.2Roboconf模型。 . . . . . . . . . . .615.5.3 Roboconf DSL专用于弹性规则。 . . .645.6合成。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .696ROBOCONF平台716.1导言。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .726.2 Roboconf平台的架构。 . . . . . . . . . . . . . .72内容6.2.1 Roboconf平台的设计细节 . . . . . . . . .736.2.2 Roboconf目标。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .746.2.3 Roboconf插件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .776.2.4 Roboconf平台的扩展。 . . . . . . . . . . .796.3部署过程。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .806.3.1实例生命周期。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .806.3.2实例同步。 . . . . . . . . . . . . . . . . .816.3.3初始部署过程。 . . . . . . . . . . . . . . . .836.3.4重新配置过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . .846.4弹性管理作为一个自治系统。 . . . . . . . .856.4.1监测阶段。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .876.4.2分析阶段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .886.4.3规划阶段 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .886.4.4执行阶段。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .886.5合成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .887用Roboconf计算多级细颗粒弹性917.1多层次弹性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .927.1.1实验设置。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .927.1.2测试场景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .927.1.3缩放算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .947.1.4结果。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .977.2多级细粒度弹性 . . . . . . . . . . . . . . . . .997.2.1实验设置。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .997.2.2测试场景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1007.2.3缩放算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1007.2.4结果。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1037.3合成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1068Roboconf平台的评估1098.1实验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1108.1.1实验1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1108.1.2实验2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1128.1.3实验3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1138.1.4 Roboconf的开销 . . . . . . . . . . . . . . . .1168.2使用案例。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1178.2.1企业社交网络（ESN）。 . . . . . . . . . . . .8.2.2实时泛在大数据分析的云基础设施（CIRUS）。. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1171188.3合成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121Xi内容xii9结论和展望.1239.1摘要1239.2前景1269.2.1多层次细粒度ned弹性1269.2.2资源的多样性1269.2.3减轻轻量级容器迁移时间。 . . 126书目129术语表143附录145xiii图目录2.1云生态系统中参与者之间的关系142.2基于VM的第1类和第2类虚拟机管理程序162.3基于容器的虚拟化172.4MAPE-K自主系统回路193.1弹性解的分析网格263.2作为MAPE-K架构。293.3作为MAPE-K架构304.1多层次资源类型5.1RUBiS基准测试的多云部署525.2组件的细粒度描述的图示555.3Roboconf DSL示例：（a）图形和（b）实例文件三级部署5.4在Roboconf DSL64中创建事件5.5Roboconf DSL65中的事件反应5.6以多级细粒度方式686.1Roboconf75的简化架构6.2a）Amazon EC2 VM的Roboconf目标定义; b）为EC2VM实例的示例786.3Roboconf实例的生命周期826.4用于实例同步的846.5Roboconf DSL的自主规则示例代理侧，（底部）在DM侧856.6Roboconf自主循环弹性877.1使用CLIF加载注入器93的J2EE测试的拓扑内容xiv7.2WebappA和WebappB的CLIF负载配置文件947.3自主反应与网络应用程序平均响应时间的波动98xiv图目录7.4WebappA100的CLIF负载配置文件7.5使用两个VM9GB内存的1017.6使用MFS算法的平均响应时间波动的自主响应1037.7MFS算法104的实验状态7.8在没有完全MFS算法的情况下，的平均响应时间波动的自主响应1067.9没有完整MFS算法1078.1不同部署系统1118.2OSGi应用程序：Roboconf分层视图与Cloudify平面观点1138.3Storm集群的组件和相互依赖性1148.4在RoboconfDSL1158.5ESN架构1188.6Roboconf119的实时ubilytics场景8.7Roboconf DSL122下的CIRUS组件xv表的列表5.1运营商667.1缩放算法8.1LAMP应用程序的部署顺序1118.2OSGi应用程序的DC数量1138.3执行时间和额外费用116