面向成本优化的多租户服务系统监测策略研究

发布时间：2020-06-17 02:45

【摘要】：随着云计算和服务计算的迅速发展,多租户服务系统(Multi-tenant Service-based Systems,SBSs)得到了广泛应用。它通过一套服务系统为成百上千的租户提供服务,大大节约了服务资源。在云环境中,系统提供商将网络服务(组件服务)以业务流程形式进行组合建立服务系统,从而满足租户的功能性需求和服务质量(Quality of Service,QoS)需求。多租户服务系统通常由独立分布式服务商提供的多个组件服务松散耦合地组合而成,因此系统在运行时容易发生异常,如数据传输的故障等。这会造成组件服务的QoS波动并影响SBSs的质量。而系统通过监测可以及时地发现服务中的异常。但是,随着近几年SBSs大规模的应用,大量的服务需要被维护,监测所消耗的成本也越来越大。因此,如何降低监测成本成为一个巨大的挑战。服务监测消耗监测资源并且产生系统开销,因此系统提供商对每个服务进行不断地监测是不现实的。此外,每个服务的重要程度不同,若系统运营商为每个服务提供相同的监测资源,不仅会造成资源的浪费,而且可能会使得部分服务无法获得足够的监测资源,从而导致系统的稳定运行得不到保证。所以为了避免监测资源的不合理分配,本文通过计算服务关键性评价服务的重要程度,并根据服务关键性分配监测资源,并且在获得监测收益的同时考虑资源成本和系统开销。除了降低监测成本,SBSs满足租户个性化的QoS需求也十分重要。不同的租户对所租用服务可能存在不同的QoS需求。在有限的监测资源下,所有的服务获得相同的监测资源,就会导致部分租户的QoS需求得不到满足,从而造成服务等级协议(Service Level Agreement,SLA)的违背。为了保证租户各自的QoS需求,本文通过对租户进行等级划分,并将租户等级作为服务关键性的主要因素,使需求更高的租户所租用的服务被分配更多的监测资源,从而保证SLA正常。在SBSs中,对响应时间敏感的时间感知服务系统,如在线视频系统,其租户对响应时间需求迫切,为了考虑监测成本的同时提高租户对响应时间需求的满意程度,本文提出了面向成本优化基于SLA的多租户服务系统监测策略(SLA-driven Cost-Effective Monitoring for multi-Tenant SBSs,SCEMTS)。由于多租户服务系统的多样性,QoS感知的服务系统中租户存在多维度的QoS(如响应时间,吞吐量,可靠性等)需求。为了监测这种QoS感知的服务系统,本文提出了面向成本优化多维QoS感知的多租户服务系统监测策略(Cost-effective Monitoring based on Multiple QoS Parameters of multi-Tenant SBSs,CMMSPTS),以降低QoS感知的服务系统中的监测成本,并提高租户对其个性化QoS需求的满意程度。完成了从解决租户单维QoS需求问题到多维QoS需求问题的进步。本文的主要工作如下:1、针对时间感知的服务系统,本文提出了 SCEMTS策略。首先通过SLA参数(包括租户对响应时间的需求和为其支付的监测费用)对租户进行等级划分。其次通过服务关键性评价每个服务的重要性,并从两个方面计算服务关键性:一是基于响应时间的关键性,二是基于租户的关键性。将租户等级作为基于租户关键性的主要因素。最后,定义基于租户等级的监测收益,并通过权衡监测收益、资源成本和系统开销,制定面向成本优化的监测策略。另外,由于缺乏租户满意程度的评价指标,设计了 SLA违规率。通过实验验证了在时间感知的服务系统中,SCEMTS策略降低了监测成本并提高了租户对响应时间需求的满意程度。2、针对QoS感知的服务系统,本文提出了CMMSPTS策略。首先建立QoS感知的租户等级模型,对租户多维度QoS(响应时间,吞吐量,可靠性等)参数进行分类,并标准化参数值,再通过线性加权对租户QoS需求进行综合地评价,从而完成租户等级的划分。其次将租户等级作为服务关键性的主要因素计算服务关键性。最后通过权衡监测收益、资源成本和系统开销,制定面向成本优化的监测策略。另外,为了模拟不同业务场景的SBSs,本文建立不同QoS维度的对比实验。实验表明在QoS感知的服务系统中,CMMSPTS策略降低了监测成本,提高了租户对多维QoS需求的满意程度。本文针对在多租户服务系统监测策略的制定中租户个性化QoS需求和优化成本的问题进行了深入的研究,提出了面向成本优化的多租户服务系统监测策略,实验结果表明在控制监测成本和降低SLA违规率等方面都优于其他典型方法。验证了在降低监测成本的同时,提高了租户对其个性化QoS需求的满意程度。保证了监测资源的合理分配和多租户服务系统的稳定运行。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.09
【图文】：

租户,视频服务系统,示例

监测到异常的成功率，监测效益等方面进行实验验证该策略的有效性。逡逑３．１问题描述和示例分析逡逑本文以一个多租户在线视频服务系统为例，如图３．１，这是一个时间感知的逡逑服务系统示例，其中在线视频服务由７个任务组成（５１到５７）。系统供应商为多租逡逑户服务系统中的每个任务选择网络可访问的组件服务，它们同时为／个租户逡逑（ＴｅｎａｎｔＩ、Ｔｅｎａｎｔ２、逦、叫）服务。ｊ／、＆和幻用于提供实时流的服务。？？／、逡逑ｓ７用于视频点播服务。租户可以根据自己的业务需求［１５］选择不同逡逑的服务（直播、点播、直播＋点播）。因为他们有不同的响应时间需求，这对于系逡逑统供应商来说，对待租户也会有相应的优先级，因此租户具有等级区别。逡逑图３．１：多租户在线视频服务系统示例逡逑Ｆｉｇ邋３．１：邋Ａｎ邋Ｅｘａｍｐｌｅ邋ｏｆ邋Ｍｕｌｔｉ－Ｔｅｎａｎｔ邋ＳＢＳｓ邋ｆｏｒ邋Ｏｎｌｉｎｅ邋Ｖｉｄｅｏ邋Ｓｅｒｖｉｃｅｓ逡逑１３逡逑

成功率,响应时间,故障率,系统监测

Ｆｉｇ邋３．４：邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋Ｓｕｃｃｅｓｓ邋Ｒａｔｅ逡逑系统监测效益：同样的，本文将监测预算从５０到５００，故障率从０．１到０．４。逡逑本文以０．１的故障率为例，如图３．５（ａ）所示，随着监测预算的增加，所有方法的逡逑效益都在增加。在面对不同的监测预算时，ＳＣＥＭＴＳ优于其他方法，从１．０５增逡逑加到邋６．４２。平均而言，ＳＣＥＭＴＳ邋比邋ＳＤＣｒｉＭｕＭｏｎ、ＳＤＭｕＭｏｎ邋和邋ＳＤＲａｎｄＭｏｎ邋的逡逑性能分别高出约２２％、１８％和６０％。ＳＤＲａｎｄＭｏｎ显然获得了最低的系统监测效逡逑益。逡逑？－邋ＳＤＲａｎｄＭｏｎ邋■邋ＳＤＭｕＭｏｎ邋—＾邋ＳＤＣｒｉＭｕＭｏｎ邋■＞＊邋ＳＣＥＭＴＳ逡逑Ｉ＇邋７逡逑．１邋；逡逑０逡逑５０逦１００邋ＩＳＯ邋２００逦２５０逦３００逦３５０逦４００逦４５０逦５００逡逑ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ邋Ｂｕｄｇｅｔ（ｆａｕｌｔ邋ｒａｔｅ＝０．１）逡逑图３．５：系统监测效益比较逡逑Ｆｉｇ邋３．５：邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ邋Ｕｔｉｌｉｔｙ逡逑系统总体响应时间：在监控预算从５０变化到５００，故障率从０．１变化到０．４逡逑的情况下，比较五种方法下的系统总体响应时间。如图３．６所示，在不同故障率逡逑下，ＳＤＲａｎｄＭｏｎ的响应时间优于其他方法，且随着监测预算的增加，除ＮｏｎＭｏｎ逡逑夕卜，其他方法的响应时间均有所下降。以图３．６（ａ）为例，当监控预算为２５０时，逡逑ＳＣＥＭＴＳ的响应时间几乎等于ＳＤＣｒｉＭｕＭｏｎ的响应时间

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