云中多租戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的彈性控制問(wèn)題研究.pdf

1、云計(jì)算的出現(xiàn)，為大型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供新的交付模型，以其超大規(guī)模、高可擴(kuò)展性、按需服務(wù)等特點(diǎn)為下一代應(yīng)用開(kāi)發(fā)帶來(lái)新的愿景。云中資源“無(wú)限性”以及pay-per-use的定價(jià)模式，使得應(yīng)用能夠借助云計(jì)算彈性特征應(yīng)對(duì)負(fù)載變化，達(dá)到傳統(tǒng)應(yīng)用無(wú)法獲得的彈性。云計(jì)算彈性是指在負(fù)載高峰期時(shí)申請(qǐng)更多資源以滿足性能要求，負(fù)載降低時(shí)合并空閑資源以降低整體資源開(kāi)銷的能力，這是云計(jì)算主要特征之一。云中大型應(yīng)用因規(guī)模和復(fù)雜度增加，一般采用多層設(shè)計(jì)架構(gòu)，而大部分應(yīng)用

2、是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，數(shù)據(jù)層面的彈性擴(kuò)展對(duì)整個(gè)系統(tǒng)擴(kuò)展至關(guān)重要。云計(jì)算環(huán)境數(shù)據(jù)存儲(chǔ)重點(diǎn)考慮可擴(kuò)展性，這相對(duì)于傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有諸多不同，由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)固有的有狀態(tài)性，通常獨(dú)占服務(wù)器，數(shù)據(jù)的管理要考慮到分布式事務(wù)特性、負(fù)載均衡的自適應(yīng)性以及靈活的副本一致性策略等問(wèn)題，這使得數(shù)據(jù)層面的彈性控制難度增大。當(dāng)前，以多租戶為主要特征的SaaS應(yīng)用是最常見(jiàn)的云服務(wù)，被越來(lái)越多的廠商所認(rèn)可，其兩大主要特征就是:單實(shí)例多租戶和系統(tǒng)能夠彈性適應(yīng)多租戶需求。多租戶的

3、特征使得云中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的彈性控制更加復(fù)雜，面臨諸多挑戰(zhàn):
　　1)數(shù)據(jù)彈性控制要在保證多租戶的數(shù)據(jù)共享存儲(chǔ)和滿足不同租戶數(shù)據(jù)的性能要求下進(jìn)行。云提供商一般為了減少整體資源的開(kāi)銷，租戶的數(shù)據(jù)會(huì)共享存儲(chǔ)在分布式節(jié)點(diǎn)上。不同租戶對(duì)于數(shù)據(jù)訪問(wèn)的性能要求是不同的，具體體現(xiàn)在SLA中，本文關(guān)注數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)間相關(guān)的指標(biāo)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)彈性控制時(shí)要保證以上兩個(gè)條件，這增加了彈性控制的難度。
　　2）為了實(shí)現(xiàn)多租戶存儲(chǔ)系統(tǒng)的彈性控制，我們需要能夠

4、提出控制策略，決定哪些數(shù)據(jù)要進(jìn)行移動(dòng)，往哪里去移動(dòng)。大型應(yīng)用的負(fù)載波動(dòng)大，自適應(yīng)的負(fù)載均衡要求能夠在負(fù)載高峰時(shí)scale-out，負(fù)載低峰時(shí)scale-down。這通過(guò)數(shù)據(jù)移動(dòng)（比如，partitioned或coalesced）實(shí)現(xiàn)，但是頻繁的移動(dòng)有可能為已經(jīng)過(guò)載的系統(tǒng)帶來(lái)新的性能問(wèn)題。
　　3)要有一種負(fù)載預(yù)測(cè)機(jī)制使得數(shù)據(jù)擴(kuò)展策略能夠提前制定。云中資源供應(yīng)要經(jīng)歷啟動(dòng)延遲，這就要求必須盡早應(yīng)對(duì)負(fù)載變化做出控制策略。監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)水

5、平協(xié)議(SLA)中的性能指標(biāo)容易受環(huán)境噪聲影響，不易準(zhǔn)確測(cè)量，而且不同租戶不同SLA中性能要求相對(duì)于相同性能要求的問(wèn)題更加復(fù)雜。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，我們提出一種基于MPC控制思想實(shí)現(xiàn)的AdaptScala系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)不同租戶數(shù)據(jù)訪問(wèn)的負(fù)載情況，并基于一次指數(shù)平滑方法進(jìn)行負(fù)載預(yù)測(cè);結(jié)合不同租戶SLA中對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)響應(yīng)時(shí)間的性能要求，構(gòu)建多租戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的性能模型用于判定每個(gè)服務(wù)器能否滿足不同租戶對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的性能要求;最后給出一種