云中多租戶數據存儲系統(tǒng)的彈性控制問題研究.pdf

1、云計算的出現，為大型互聯網應用提供新的交付模型，以其超大規(guī)模、高可擴展性、按需服務等特點為下一代應用開發(fā)帶來新的愿景。云中資源“無限性”以及pay-per-use的定價模式，使得應用能夠借助云計算彈性特征應對負載變化，達到傳統(tǒng)應用無法獲得的彈性。云計算彈性是指在負載高峰期時申請更多資源以滿足性能要求，負載降低時合并空閑資源以降低整體資源開銷的能力，這是云計算主要特征之一。云中大型應用因規(guī)模和復雜度增加，一般采用多層設計架構，而大部分應用

2、是數據驅動的，數據層面的彈性擴展對整個系統(tǒng)擴展至關重要。云計算環(huán)境數據存儲重點考慮可擴展性，這相對于傳統(tǒng)關系型數據庫有諸多不同，由于數據存儲固有的有狀態(tài)性，通常獨占服務器，數據的管理要考慮到分布式事務特性、負載均衡的自適應性以及靈活的副本一致性策略等問題，這使得數據層面的彈性控制難度增大。當前，以多租戶為主要特征的SaaS應用是最常見的云服務，被越來越多的廠商所認可，其兩大主要特征就是:單實例多租戶和系統(tǒng)能夠彈性適應多租戶需求。多租戶的

3、特征使得云中數據存儲系統(tǒng)的彈性控制更加復雜，面臨諸多挑戰(zhàn):
　　1)數據彈性控制要在保證多租戶的數據共享存儲和滿足不同租戶數據的性能要求下進行。云提供商一般為了減少整體資源的開銷，租戶的數據會共享存儲在分布式節(jié)點上。不同租戶對于數據訪問的性能要求是不同的，具體體現在SLA中，本文關注數據訪問時間相關的指標。在進行數據彈性控制時要保證以上兩個條件，這增加了彈性控制的難度。
　　2）為了實現多租戶存儲系統(tǒng)的彈性控制，我們需要能夠

4、提出控制策略，決定哪些數據要進行移動，往哪里去移動。大型應用的負載波動大，自適應的負載均衡要求能夠在負載高峰時scale-out，負載低峰時scale-down。這通過數據移動（比如，partitioned或coalesced）實現，但是頻繁的移動有可能為已經過載的系統(tǒng)帶來新的性能問題。
　　3)要有一種負載預測機制使得數據擴展策略能夠提前制定。云中資源供應要經歷啟動延遲，這就要求必須盡早應對負載變化做出控制策略。監(jiān)測和控制服務水

5、平協(xié)議(SLA)中的性能指標容易受環(huán)境噪聲影響，不易準確測量，而且不同租戶不同SLA中性能要求相對于相同性能要求的問題更加復雜。
　　針對上述問題，我們提出一種基于MPC控制思想實現的AdaptScala系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)測不同租戶數據訪問的負載情況，并基于一次指數平滑方法進行負載預測;結合不同租戶SLA中對數據訪問響應時間的性能要求，構建多租戶數據存儲的性能模型用于判定每個服務器能否滿足不同租戶對數據訪問的性能要求;最后給出一種