Управление нагрузкой при виртуальном хостинге (часть 3, окончание)
Обзор существующих решений. Накопленный опыт эксплуатации больших распределенных ИТС в начале нового тысячелетия привел к формированию представлений об ИТ-инфраструктуру ИТС как сложный объект управления.
На сегодня рынок СУ ИТ и достаточно насыщен продуктами известных производителей. Основы управления ИТ-инфраструктурой изложенные в IT Infrastructure Library (ITIL), на которой базируется концепция IT Service Management (ITSM). Базовыми функциями СУ ИТ и является мониторинг, управление нагрузкой и ресурсами, администрирование ИТ-инфраструктуры. Авторы ITIL и IТSM выходят с позиций поддержания системы бизнес-процессов компании. Принципиальными положениями является поддержание жизненного цикла ИТС, создание единой информационной среды, в котором централизованно поддерживаются процессы развертывания и эксплуатации ИТ-инфраструктуры.
Ведущие позиции занимают компании Microsoft по MS Data Center, IBM с продуктами TivoH, HP с OpenView Service Desk, в состав которой входит Automation Manager. На рынке есть продукты многих других производителей. Компоненты СУ IT-и причисляют к продуктам других классов, прежде систем хранения данных, например, Veritas Storage Foundation от Symantec, Rainfinity от ЕМС и другие.
Создание СУ ИТ и породило ряд научных проблем, прежде распределения ресурсов, управления нагрузкой, балансировка и др.. Успешно решена проблема распределения ресурсов в рамках единой аппаратной системы. Значительные успехи достигнуты в разработке моделей распределения ресурсов в сетях. Прежде предложен ряд подходов для предполагаемого планирования ресурсов процессора и распределения сетевой пропускной способности, памяти, дискового пространства и общедоступных сервисов на одиночных серверах. В ряде работ можно найти интересные решения по управлению ресурсами. Но управление группами серверов и кластерных систем требует дополнительных исследований. Есть специфические комбинации технологий ЦОД, для которых нет соответствующих решений, например, распределение ресурсов между ЦОД.
Нужно построить модели для управления ресурсами в указанных случаях. Кроме того, необходимо комплексное решение для распределения и управления ресурсами ЦОД, которое можно было бы применять в любой ситуации, настраивая его на особенности среды применения. Поэтому необходимо разрабатывать новые эффективные модели и методы управления нагрузкой и ресурсами в различных условиях функционирования ИТС.
Управление ресурсами и нагрузкой. Модель виртуального хостинга поддерживает технологию СОА. Физические серверы объединены в несколько кластеров. Серверный парк ЦОД обслуживает множество пользователей, предоставляя им доступ к экземплярам множества приложений. Серверы характеризуются набором технических параметров, а применение – набором требований множества своих пользователей. Требования приложений такие, что несколько серверов обеспечивают экземпляры одного приложения.
Есть необходимость создания математических моделей и соответствующих методов планирования и диспетчирования нагрузки и распределения ресурсов физических серверов между приложениями за целесообразными критериями эффективности при выполнении ресурсных, технологических и других актуальных ограничений.
Решению проблемы распределения и управления ресурсами. Итак, моделируется функционирование ЦОД, который предоставляет услуги web-приложений большом количестве пользователей (см. рис. 1). В СУ ИТ и ЦОД необходимо внести компоненты, которые будут находить наилучшее размещение приложений и выполнять диспетчеризации запросов между конечными экземплярами приложений в зависимости от текущей нагрузки. Когда кластеров несколько, это ПО должно обслуживать их одновременно.
Схему такой СУ ИТ и изображена на рис. 2. СУ ИТ и управляет приложениями в описанном распределенной вычислительной среде и распределяет для них ресурсы под потребности пользователей. Реализуется двухуровневая схема управления:
1) планирование размещения приложений на серверах
2) динамическое управление нагрузкой в течение планового периода.
Рис.2. Структурная схема управления нагрузкой и ресурсами
Управление ресурсами и нагрузкой основывается на загруженности отдельных серверов и требованиях приложений. Традиционно ресурсы сервера делятся на зависимые (их использование напрямую зависит от нагрузки на применение) и независимые (загруженность приложений на сервере не влияет на их использование) от его нагрузки. Требования применения к зависимым от нагрузки ресурсов определяется на основе анализа требований совокупности пользователей, требования применения к независимым от нагрузки ресурсов определяют собственно применением.
С зависимых от нагрузки ресурсов (процессорное время, каналы связи, отклик на запросы в жестких дисков и другие) в статье учтены процессорное время и каналы связи, как наиболее критичные для приложений. Среди независимых требований приложений, необходимых для развертывания экземпляра приложения на сервере приложений, учтены оперативную память и память на жестких дисках.
Модули мониторинга и анализа выполняют традиционные функции. Модуль планирования рассчитывает новое размещение экземпляров приложений, учитывая возможности серверов и ресурсные требования приложений. Модуль управления реализует новое размещение приложений с учетом предварительного плана размещения (разворачивает и сворачивает экземпляры приложений на серверах) и формирует правила выбора диспетчером экземпляров приложений для направления запросов пользователей. Диспетчер запросов направляет запросы пользователей экземплярам приложений на основе этих правил.
Предложенная схема обеспечивает гибкость и масштабируемость СУ ИТ-И, которая, в свою очередь, обеспечивает управляемость ИТ-инфраструктуры.Предполагается, что часть информации, например, по требованиям приложений, вводят администраторы.