基于LXC的PaaS云中支持QoS的自适应部署机制研究

摘要

PaaS（Platform as a Service）云平台是一个由硬件基础设施与软件系统构成的、分布式的计算机集群系统。用户可以使用PaaS云平台上配置的资源开发和部署应用服务程序，并管理应用程序的执行。LXC（Linux Container）容器技术是操作系统级别的轻量级虚拟化技术，它为构建PaaS云平台带来了新契机。由于PaaS云平台是一个开放的、极其复杂的分布式运行环境，因此在平台上运行服务的执行环境与单机的执行环境有很大的不同。主要体现在对应用服务的分析、部署、监控等平台管理的运维方面。因此，如果还保持单机上部署应用服务一样的手工操作，不仅费时而且容易出错，因为在云平台上部署一个服务需要经过一长串复杂的配置操作，即便是有经验的开发者也会在修改大量配置文件时出现疏漏或重复，如果配置冲突将导致服务无法正常运行。尽管许多平台也简化了配置过程，但仍然需要服务开发者或PaaS平台提供者进行手工配置操作。
　　针对上述问题，本文提出使用LXC容器构建PaaS云平台，以降低平台开销，提高平台的整体性能；并在该PaaS云平台上设计了一种支持QoS的自适应部署机制模型，该模型根据云平台提供商和用户之间签署的服务等级协议SLA为用户选择满足其服务质量QoS要求的部署节点，同时基于负载均衡策略进行应用服务的部署。具体工作如下：
　　首先，在分析研究LXC的Namespaces和Cgroups技术的基础上，提出一种采用LXC虚拟化技术构建一个简易的轻量级PaaS云平台的方法，以达到隔离不同租户和共享云平台软硬件资源的目的；并用相关实验证明该方法相比传统虚拟机方法更具性能优势，更适合于提供科学计算服务的PaaS云平台。
　　其次，设计PaaS云平台服务部署节点选择优化算法，以实现对应用服务的部署和运行。在分析影响平台节点选择的QoS参数和随机负载均衡策略的基础上建立目标函数。以节点的当前负载阈值和服务部署请求的QoS属性值作为约束条件，使用混合整数线性规划建模并求解。该算法可自动实现应用服务的部署任务。
　　最后，在服务器集群上构建了基于LXC的PaaS云平台，并在该平台上设计实现了支持QoS的自适应部署机制模型。并通过系统测试验证平台及所做研究工作的有效性和可行性。最后对本文工作进行总结和展望。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 课题的研究意义

1.3 课题的研究内容

1.4 课题的研究现状

1.5 本文的主要工作

1.6 论文的组织结构

第二章 基于LXC的PaaS云资源管理模型性能分析

2.1构建基于LXC的PaaS云平台

2.2基于LXC虚拟化的PaaS云资源管理模型

2.3基于LXC的PaaS云平台性能测试实验

2.4 基于LXC的PaaS云平台性能分析

2.5 本章小结

第三章 基于LXC的PaaS云自适应部署机制模型

3.1 PaaS自适应部署机制模型设计

3.2 PaaS自适应部署功能模块描述

3.3 PaaS自适应部署机制的总体执行流程

3.4 应用服务的部署生命周期

3.5 本章小结

第四章 支持QoS的自适应服务部署节点选择算法设计

4.1部署节点的QoS属性值计算

4.2随机负载均衡部署策略

4.3支持QoS的自适应部署节点选择算法

4.4 本章小结

第五章 自适应部署机制在原型HaoPaaS云中的实现与测试

5.1 HaoPaaS原型系统结构

5.2 HaoPaaS的运行环境与开发工具

5.3 HaoPaaS原型实现

5.4 HaoPaaS原型系统测试

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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