基于复杂网络的SaaS云服务网络性能建模与分析

摘要

云计算服务提供了面向服务的框架、开放的标准和可伸缩的系统，使云服务提供商可以为用户提供可靠的、按需分配的服务，多租户技术是云计算的关键技术，它在应用层的实现方式能够支持较高的租户密度和较低的软件管理成本，SaaS云服务的多租户技术的实现方法是通过多个租户共享实例，这种方式易导致多个租户间产生性能干扰，实例通过业务关联组成了复杂的网络结构，动态部署技术使应用实例的关系网络能够动态变化，不同的拓扑结构具有性能的差异，但是由于其不易理解难操控等特点，给云服务的实例部署和资源调度带来了诸多困难。
　　复杂网络理论为研究大型的复杂系统提供了全新的视角，本文通过分析云服务网络的特性，将应用实例抽象为节点，将节点之间的交互作为边构建了云服务的动态执行网络，定义了任务的动态执行过程模型，给出了相关性能指标，在此基础之上对应用实例网络的性能进行了分析。首先探讨了复杂网络中不同拓扑结构的网络的性能差异，主要包括随即网络、规则网络、小世界网络和无标度网络，其次分析了服务动态部署与动态重组对性能的影响，包括部署新节点和边的重连，接着对服务资源分配方式进行了分析，包括基于节点介数的分配和资源部署策略，在基于度的资源分配方式下，通过对比不同的资源部署策略，对无标度网络的性能瓶颈进行了分析。
　　对于业务需求较大的应用，可以在在运行时动态的部署多个实例，任务在传递时具有不同的选择方式，本文主要对基于节点度、介数和接近度三种任务传递策略进行了分析，最后分析了入口节点的度分布对性能的影响，相关结论对于云服务的动态部署和资源调度具有重要的意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外现状

1．3 研究内容

1．4 论文组织结构

第2章 相关理论

2．1 复杂网络

2．1．1 复杂网络简介

2．1．2 网络结构指标

2．1．3 常见模型及特性

2．2 排队论

2．2．1 排队系统组成

2．2．2 排队模型表示和性能指标

2．3 小结

第3章 SaaS云服务网络的动态执行过程建模

3．1 问题描述

3．2 云服务网络执行特征分析

3．3 云服务网络的定义

3．3．1 用户任务

3．3．2 服务节点

3．3．3 入口节点

3．3．4 服务网络

3．4 云服务网络任务动态执行过程建模

3．4．1 任务的输入

3．4．2 任务选择

3．4．3 任务的执行

3．4．4 任务的传递

3．5 性能指标

3．6 小结

第4章 基于复杂网络的SaaS云服务系统性能分析

4．1 云服务实例拓扑结构对系统性能的影响

4．2 服务动态部署与动态重组对性能的影响

4．2．1 新节点部署方式对性能的影响

4．2．2 增边对性能的影响

4．2．3 减边对性能的影响

4．2．4 边的重连对性能的影响

4．3 服务资源分配对性能的影响

4．3．1 基于介数的资源分配策略

4．3．2 资源部署策略分析

4．4 小结

第5章 服务网络的传递策略和入口节点的选择分析

5．1 传递策略对网络性能的影响

5．1．1 基于节点度的传递策略

5．1．2 基于节点介数的传递策略

5．1．3 基于节点接近度的传递策略

5．2 不同度分布的入口节点

5．3 小结

第6章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 进一步研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

攻读硕士期间参加的科研项目