基于虚拟化技术的多租户应用系统性能隔离算法研究

摘要

随着互联网技术的发展和应用软件的成熟，将软件作为一种服务形式提供给客户的需求逐渐增加，对新型软件交付技术的研究已经成为当下的趋势，而SaaS(Software as a Service)这个新的模式出现正是顺应了当前的软件市场的要求，它可以帮助软件开发商通过提供服务的形式赢得客户。作为SaaS应用的核心技术，多租户正受到越来越多的重视，SaaS的多租户的思想是将多个租户的数据和业务流程托管存放在SaaS服务商的同一服务器组上，其目的是允许多个租户共享软硬件资源，提高资源利用率，降低分摊在单个租户上的平均基础设施和管理成本。
　　 虽然多租户可以提高资源的利用率但是同时也存在着一些问题，在多租户场景下，所有租户共享软硬件资源，如何保证各租户之间的性能隔离是多租户应用面临的问题之一：从租户的角度看，由于租户的SLA可能各不相同，因此我们需要保证多个租户的服务质量同时得到满足；从服务提供商的角度看，也需要实现各租户资源使用的合理化和提高租户对服务的满意度，因此对于多租户环境下隔离机制以及相关算法的研究已然成为当前的热点和难点，多租户应用迫切的期望有相应的技术来解决租户之间的性能隔离问题。
　　 针对这些问题，本文在对多租户环境下的性能隔离机制进行了深入的研究分析之后，选择了虚拟化技术作为性能隔离机制的基础，同时在虚拟化技术之上辅以准入控制技术以及用户体验的思想保证租户的服务质量以及服务资源的动态调整，基于以上思想本文的主要工作如下：
　　 (1)提出一个基于虚拟化技术的多租户性能隔离架构，由虚拟层、管理层，中介层构成。该框架的提出主要解决了SaaS应用下租户之间的性能隔离问题，同时使得多租户环境对单个租户来说是透明的。
　　 (2)在多租户性能隔离框架的基础之上提出了一种租户服务质量的管理机制，该机制的主要思想是对租户共享资源进行逻辑隔离的基础之上应用准入控制技术对租户的服务请求进行限制，从而解决了在性能隔离的基础之上的多租户SLA管理的问题。
　　 (3)提出了SaaS应用下租户体验度的定义以及评测和计算租户体验度的公式和方法，提出了一种在多租户性能隔离架构上基于租户体验度的服务资源配置机制。该机制以租户的体验度为依据，通过对虚拟资源的动态配置，主要解决了如何在性能隔离的情况下保证多租户的资源共享，同时尽可能的满足租户的访问需求。
　　 最后通过构建基于虚拟化技术的原型系统验证了本文提出的框架和相关算法的有效性，本文通过对多租户应用的隔离机制进行的探索性研究，提出了基于虚拟化的性能隔离框架，该框架融合了计算机科学的多个领域，为多租户应用的性能隔离的研究提供了新的思路和方法，同时也为推进SaaS应用的发展提供了一定的动力，这使得本文的研究内容不但具有理论价值而且具有一定的商业推广价值。

目录

文摘

英文文摘

TABLE OF CONTENTS

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 相关研究现状

1.2.1 SaaS应用研究介绍

1.2.2 虚拟化技术相关研究

1.2.3 SLA与QoS相关研究

1.2.4 资源调度

1.2.5 SaaS应用产业界的现状

1.3 研究内容以及主要工作

1.4 研究意义

1.5 论文结构

第二章 基于虚拟化技术的多租户应用性能隔离框架

2.1 框架的需求

2.2 框架的总体结构

2.3 框架的组成

2.3.1 服务管理子系统

2.3.2 自适应管理平面

2.3.3 虚拟机监控器

2.3.4 虚拟机

2.3.5 系统资源池

2.4 虚拟化技术在框架中的应用

2.5 框架的工作原理

2.6 本章小结

第三章 虚拟资源预分配以及准入控制机制与算法

3.1 服务等级协议

3.2 租户资源预分配

3.2.1 算法的提出

3.2.2 虚拟资源预分配算法

3.3 租户请求准入控制算法

3.3.1 算法的提出

3.3.2 准入控制算法

3.4 本章小结

第四章 基于用户体验的虚拟资源动态调整算法

4.1 用户体验

4.1.1 用户体验的定义

4.1.2 用户体验度的测评模型

4.2 资源动态分配算法

4.2.1 算法的提出

4.2.2 资源动态分配算法

4.3 本章小结

第五章 实验与验证

5.1 原型系统的搭建

5.2 原型系统对于性能隔离的验证

5.3 准入控制算法验证

5.4 资源动态配置算法验证

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

致谢

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