云平台节点失效处理能力测评与研究

发布时间：2020-07-29 17:59

【摘要】：近年来,云计算技术逐渐发展成熟,各行业的大中小企业纷纷加入云计算行列。云计算以其按需服务、弹性扩展的特性为企业解决了传统计算模式难以适应的业务峰值及大数据处理等难题,为用户提供几乎无限量的基础设施资源。然而云计算在给用户带来便利的同时,一些云宕机事件也让用户对上云的安全性产生很大顾虑。云平台作为大型分布式系统,底层由大量的物理节点组成,这些物理节点随时都可能发生故障导致节点失效。为了降低云资源故障对用户业务造成的影响,云服务提供商通常会建立具备故障处理能力的云平台。但仅仅建立具有容错性的云平台是不够的,还需要对云平台进行系统综合的容错性验证。目前有很多关于如何构建高可用云平台的研究,但是鲜有测试与评价云平台容错性相关的研究。本文从这个角度出发,对云平台的节点失效处理能力进行研究,评价云平台在底层节点发生失效的情况下,云平台的处理能力以及对用户应用的影响程度。本文提出的云平台节点失效测评方法可以作为被测云的灾难演练,测试云平台的灾难处理及恢复性能,测评结果可以帮助云服务商验证云平台的容错性能,或找到云平台的容错性缺陷,从而提前进行优化,减少实际生产环境中由于该缺陷造成的损失。论文首先对云平台的高可用技术及高可用架构进行了分析,通过调研云平台常见的部署结构,针对性地提出适用于不同云平台的通用节点失效测评体系,该体系包括云平台故障注入方法、测评指标、测试负载和测试流程四个方面。其中,对故障注入方法的提出,本文分析总结了近几年云宕机案例的故障原因,选取CPU过度占用故障、内存过度占用故障、网络故障、断电故障四种故障类型,并针对云平台底层不同功能类型的节点设计了不同的故障测试内容。接着,论文从云服务提供商及用户的角度出发,提出评价云平台节点失效处理能力的测评指标;针对不同故障注入测试内容,提出不同的测试负载;并基于提出的测评方法,设计了详细的测试流程。本文最后基于提出的测评体系,设计并实现了FailureTest自动化测评工具,测试人员通过填写测试配置信息,运行工具即可进行测试。测试过程中该工具会实时展示测试环境的性能数据,方便测试人员直观地看出云平台在故障注入前后的性能变化,并在测试结束后自动生成测试报告。论文最后选取开源OpenStack云操作系统搭建了具备容错能力的实验云平台,使用本文的测评工具进行测试,并对测试结果进行了分析与评价。实验证明,本文提出的节点失效测评体系能够对云平台进行合理的容错性测试与验证,同时本文开发的FailureTest测评工具可以有效地对被测云进行节点失效处理能力的测评。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.06
【图文】：

架构图,平台基,架构

需要的时候从池中去拿，不需要的时候放回池里，这种动态弹性的资源分配方式大大提高了数据中心的资源利用率。图2.1 云平台基本架构云平台的基本架构如图 3.1 所示。从图中可以看到，云平台基本架构主要可分为四层，自下而上依次是：物理基础设施层、资源池层、云平台管理层和云平台服务层。物理资源层指底层的物理硬件，包括计算机、存储设备、网络设备等，是云平台所有服务的底层支撑。资源池层是通过虚拟化等技术将大量相同类型的资源整合虚拟的资源池，如计算资源池、存储资源池等。云平台管理层是云平台操作系统的核心，负责调度和管理底层的虚拟资源，包括虚拟机调度，虚拟网络管理等，同时负责对云平台进行性能监控，安全

交互图,交互关系,子项目

2.2 典型云平台介绍2.2.1 OpenStack 云平台OpenStack 是一个开源的云操作系统，可以实现对数据中心计算、存储及网络源的统一管理，并提供可视化界面让管理员方便地操作数据中心的资源。OpenSta从 2010 年发展至今，已发布 18 个版本，从最初的两个子项目发展到如今的 20 多子项目。OpenStack 核心的子项目包括计算服务 Nova，网络服务 Neutron，身份认证服Keystone，镜像服务 Glance 和存储服务 Cinder[18]。每个项目都提供 RESTAPI 访问务。OpenStack 系统的部署非常灵活，不同项目之间可以单独部署，很多组件都是选的或者可以被兼容的系统替代[19]。下面以 OpenStack 各组件交互图为例，OpenStack 的一些核心子项目及它们之间的交互关系进行简要介绍。

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CloudStack小规模部署[23]

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