1.3.4資源調(diào)度算法

    在大規(guī)模的虛擬機(jī)集群中，虛擬機(jī)數(shù)目和虛擬機(jī)的負(fù)載會(huì)隨用戶和應(yīng)用的需求而經(jīng)常變化，靜態(tài)的資源分配往往會(huì)使虛擬機(jī)產(chǎn)生資源浪費(fèi)或資源不足的情況，因此，虛擬機(jī)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)的資源調(diào)度:在虛擬機(jī)數(shù)量偏少和平均負(fù)載偏低的情況下，將虛擬機(jī)集中遷移到較少的物理機(jī)上，并將一部分物理機(jī)停機(jī)，以達(dá)到節(jié)能和提高計(jì)算/能耗比的目的;在虛擬機(jī)數(shù)量偏多和平均負(fù)載偏高的情況下，啟動(dòng)更多的備用物理機(jī)并進(jìn)行負(fù)載平衡。同時(shí)，由于虛擬機(jī)中的應(yīng)用負(fù)載會(huì)隨時(shí)間變化，因此應(yīng)及時(shí)響應(yīng)虛擬機(jī)負(fù)載的變化，適當(dāng)為高負(fù)載的虛擬機(jī)分配更充裕的資源，以適應(yīng)虛擬機(jī)對(duì)資源的需求。

    資源調(diào)度算法的基石是虛擬機(jī)遷移算法。虛擬機(jī)遷移算法分為預(yù)拷貝、停機(jī)拷貝和后拷貝3個(gè)階段，目前有很多成熟的研究成果可以在100 ms內(nèi)完成虛擬機(jī)的遷移。而資源調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)則更為復(fù)雜。總體上，資源調(diào)度算法的步驟如下:

    1)獲取虛擬機(jī)集群中所有物理機(jī)與虛擬機(jī)的性能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并針對(duì)不同類型資源的特點(diǎn)評(píng)估物理機(jī)與虛擬機(jī)的資源負(fù)載狀態(tài)。

    2)根據(jù)評(píng)估指數(shù)值，選擇需要調(diào)度的虛擬機(jī)，并計(jì)算合適的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，進(jìn)行虛擬機(jī)的遷移。

    3)列舉虛擬機(jī)集合中所有負(fù)載高于上限值的虛擬機(jī)，用最佳適應(yīng)算法尋找調(diào)度后物理資源負(fù)載最高但不超過(guò)物理負(fù)載上限閡值的物理機(jī)，遷移虛擬機(jī)到此物理機(jī)上。

    本文的云計(jì)算資源管理平臺(tái)使用的資源調(diào)度算法的典型流程如圖5所示。

圖5資源調(diào)度算法的流程

    1.4主要功能

    1)異構(gòu)資源整合管理。災(zāi)備中心有大量的異構(gòu)資源，存在不同廠家、不同型號(hào)的主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備，云計(jì)算資源管理平臺(tái)具備對(duì)異構(gòu)資源進(jìn)行整合管理的功能，通過(guò)統(tǒng)一的界面管理不同的資源。

    2)資源按需申請(qǐng)、自動(dòng)部署。云計(jì)算管理平臺(tái)為用戶提供資源按需申請(qǐng)的能力。用戶可通過(guò)云計(jì)算資源管理平臺(tái)的界面，提出資源使用需求，經(jīng)過(guò)管理員審核批準(zhǔn)后，云計(jì)算資源管理平臺(tái)自動(dòng)為用戶創(chuàng)建所需的資源。

    3)資源動(dòng)態(tài)調(diào)度。云計(jì)算資源管理平臺(tái)以數(shù)量眾多的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備為基礎(chǔ)，組成計(jì)算資源池和存儲(chǔ)資源池。云計(jì)算資源管理平臺(tái)會(huì)根據(jù)管理員指定的策略對(duì)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，包含虛擬機(jī)遷移、集群彈性伸縮、無(wú)負(fù)載物理機(jī)轉(zhuǎn)入低功耗模式等，提高資源的利用率，降低總體能源損耗。

    4)統(tǒng)一鏡像管理。云計(jì)算資源管理平臺(tái)能夠提供對(duì)鏡像文件的高效存儲(chǔ)、保證災(zāi)備端鏡像和生產(chǎn)端版本的一致性、鏡像的冗余備份、歷史鏡像文件的歸檔等功能。

    5)支撐災(zāi)備中心特定業(yè)務(wù)。云計(jì)算資源管理平臺(tái)可根據(jù)災(zāi)備中心數(shù)據(jù)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)演練等核心災(zāi)備業(yè)務(wù)流程提供定制服務(wù)。

2 云計(jì)算平臺(tái)在電力系統(tǒng)災(zāi)備業(yè)務(wù)中的應(yīng)用場(chǎng)景

    2.1總體介紹

    云計(jì)算資源管理平臺(tái)對(duì)電力系統(tǒng)災(zāi)備業(yè)務(wù)能夠起到重要的支撐作用。在電力系統(tǒng)災(zāi)備中心，云計(jì)算資源管理平臺(tái)可以納管管控區(qū)和驗(yàn)證區(qū)的所有設(shè)備，向各網(wǎng)省和運(yùn)維系統(tǒng)提供統(tǒng)一的虛擬化數(shù)據(jù)驗(yàn)證環(huán)境和管理軟件運(yùn)行環(huán)境，從而提高災(zāi)備中心的管理水平和數(shù)據(jù)驗(yàn)證工作效率。

    2.2災(zāi)備數(shù)據(jù)管理

    電力系統(tǒng)災(zāi)備中心負(fù)責(zé)電力企業(yè)的企業(yè)資源計(jì)劃(entERPrise resource planning ERP)及管控、營(yíng)銷、協(xié)同辦公、一體化平臺(tái)、生產(chǎn)管理、綜合管理等的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的災(zāi)備。生產(chǎn)端的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)利用數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制技術(shù)或存儲(chǔ)復(fù)制技術(shù)備份到災(zāi)備中心高端存儲(chǔ)上，由災(zāi)備中心統(tǒng)一負(fù)責(zé)管理，并開(kāi)展常規(guī)性的數(shù)據(jù)備份和驗(yàn)證工作從而保障災(zāi)備數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

    2.3驗(yàn)證區(qū)應(yīng)用場(chǎng)景

    電力系統(tǒng)災(zāi)備中心驗(yàn)證區(qū)的主要工作內(nèi)容是為各災(zāi)備網(wǎng)省公司驗(yàn)證災(zāi)備數(shù)據(jù)是否正確，使用云計(jì)算資源管理平臺(tái)納管災(zāi)備中心驗(yàn)證區(qū)的設(shè)備，并使用基于云計(jì)算資源管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證(簡(jiǎn)稱云平臺(tái)驗(yàn)證)方案，可以加快驗(yàn)證周期，增多同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證的網(wǎng)省數(shù)量，在方便管理的同時(shí)提高資源利用率和驗(yàn)證工作效率。

    圖6, 7為災(zāi)備中心現(xiàn)有驗(yàn)證流程和云平臺(tái)驗(yàn)證流程的對(duì)比。

    從圖中可以看到，整體驗(yàn)證流程涵蓋了資源的申請(qǐng)、分配、驗(yàn)證、回收4大步驟，可以為網(wǎng)省公司提供完整的數(shù)據(jù)驗(yàn)證服務(wù)。目前，災(zāi)備中心沒(méi)有數(shù)據(jù)驗(yàn)證支撐系統(tǒng)，驗(yàn)證工作缺乏IT支持和流程管理，資源分配和回收環(huán)節(jié)完全依賴手工操作，耗時(shí)較長(zhǎng)，效率較低，人工介入多且管理難度大，資源獨(dú)占導(dǎo)致使用利用率有限。而基于云計(jì)算資源管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證方式的使申請(qǐng)、分配、驗(yàn)證、回收4大步驟形成閉環(huán)，極大提升了災(zāi)備中心的數(shù)據(jù)驗(yàn)證能力。具體分析如下:

圖6災(zāi)備中心現(xiàn)有驗(yàn)證流程

圖7災(zāi)備中心云平臺(tái)驗(yàn)證流程

    1)申請(qǐng)。用戶(各網(wǎng)省公司)在云計(jì)算資源管理平臺(tái)提出數(shù)據(jù)驗(yàn)證申請(qǐng)，云計(jì)算資源管理平臺(tái)負(fù)責(zé)申請(qǐng)過(guò)程的審批流程，使原有流程具備IT支撐。

    2)分配。分配過(guò)程是災(zāi)備中心工作量最大的一個(gè)步驟，在其中需要分配網(wǎng)絡(luò)資源，分配主機(jī)資源，提供存儲(chǔ)空間，配置網(wǎng)絡(luò)安全訪問(wèn)，配置SAN網(wǎng)絡(luò)，安裝操作系統(tǒng)，安裝數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)入驗(yàn)證數(shù)據(jù)。云計(jì)算資源管理平臺(tái)通過(guò)使用虛擬化、模板化、自動(dòng)化的技術(shù)，將以上步驟由平臺(tái)自動(dòng)完成，災(zāi)備中心只需要對(duì)用戶的申請(qǐng)進(jìn)行審批，審批通過(guò)后根據(jù)用戶需求配置相應(yīng)參數(shù)，云計(jì)算資源管理平臺(tái)就能自動(dòng)地完成資源分配過(guò)程。

    3)驗(yàn)證。使用云計(jì)算資源管理平臺(tái)，由于虛擬化技術(shù)的引入，現(xiàn)有的資源可以提供給多個(gè)省公司同時(shí)使用，從而大大提高了資源的利用率和數(shù)據(jù)驗(yàn)證工作的效率。

    4)回收。由于網(wǎng)省公司使用的驗(yàn)證資源為虛擬化資源，根據(jù)虛擬化技術(shù)的特點(diǎn)，可以不清空安裝內(nèi)容，而將驗(yàn)證環(huán)境保存在存儲(chǔ)中，只釋放使用的資源。網(wǎng)省公司未來(lái)驗(yàn)證時(shí)可以繼續(xù)使用保存好的驗(yàn)證環(huán)境，極大地節(jié)省了環(huán)境部署時(shí)間。

    由此可見(jiàn)，使用云計(jì)算資源管理平臺(tái)在數(shù)據(jù)驗(yàn)證的申請(qǐng)、分配、驗(yàn)證、回收環(huán)節(jié)中，能顯著提高驗(yàn)證效率，降低管理成本，提高資源利用率。表1為一些具體參數(shù)的對(duì)比。

表1 災(zāi)備中心現(xiàn)有驗(yàn)證方案和云平臺(tái)驗(yàn)證方案性能對(duì)比

    2.4平臺(tái)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和管理效益

    云計(jì)算資源管理平臺(tái)將災(zāi)備中心的IT基礎(chǔ)設(shè)施能力進(jìn)行聚合，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)資源的整合管理，使得IT基礎(chǔ)設(shè)施資源可以按需分配和動(dòng)態(tài)調(diào)度;在云計(jì)算環(huán)境中，通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用負(fù)載峰谷的計(jì)算，得出錯(cuò)峰利用資源的方式，使資源在不同應(yīng)用之間來(lái)回流動(dòng)，將資源利用率保持在一個(gè)較高的水平上，提升IT基礎(chǔ)設(shè)施的整體承載能力;通過(guò)對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用和資源的優(yōu)化整合，可以空余出許多資源，大大節(jié)省未來(lái)的設(shè)備投資;使用統(tǒng)一的界面和流程提供自動(dòng)化的資源安裝、部署、運(yùn)維能力，減少運(yùn)維人員的手工操作，減少資源運(yùn)維和管理成本。

    下面從應(yīng)用運(yùn)行和災(zāi)備數(shù)據(jù)驗(yàn)證2個(gè)方面對(duì)平臺(tái)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和管理效益進(jìn)行具體的分析。

    在應(yīng)用運(yùn)行方面，通過(guò)云計(jì)算資源管理平臺(tái)能夠以統(tǒng)一的方式部署、運(yùn)行、維護(hù)和管理應(yīng)用，極大地節(jié)省了管理成本，除此以外，云計(jì)算資源管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的隔離運(yùn)行和資源的靈活調(diào)配，在顯著提高資源利用率的同時(shí)，保障了應(yīng)用的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以上海災(zāi)備中心為例，使用云計(jì)算資源管理平臺(tái)對(duì)管控區(qū)的x86服務(wù)器、HP服務(wù)器、IBM服務(wù)器進(jìn)行納管，通過(guò)資源調(diào)配，應(yīng)用隔離運(yùn)行等技術(shù)手段，提高了同樣配置服務(wù)器的利用率，并且能夠同時(shí)承載更多網(wǎng)省展開(kāi)驗(yàn)證工作，經(jīng)過(guò)初步研究，資源的利用率至少可以提高1倍。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)省了大量硬件采購(gòu)成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維流程的統(tǒng)一規(guī)范和部署方式的自動(dòng)化，節(jié)省了人工投入的時(shí)間，極大地提高了運(yùn)維效率，從而帶來(lái)了明顯的管理效益。

    在災(zāi)備數(shù)據(jù)驗(yàn)證方面，使用云計(jì)算資源管理平臺(tái)后，優(yōu)化了數(shù)據(jù)災(zāi)備的實(shí)際流程，縮短了驗(yàn)證周期，增多了同時(shí)驗(yàn)證網(wǎng)省公司的數(shù)量，提高了數(shù)據(jù)驗(yàn)證的自動(dòng)化水平。以上海災(zāi)備中心為例，其驗(yàn)證區(qū)的x86服務(wù)器、HP服務(wù)器、IBM服務(wù)器通過(guò)虛擬化技術(shù)、模板技術(shù)、驗(yàn)證流程整合等技術(shù)手段能夠在同樣硬件資源能力的基礎(chǔ)上，承載更多網(wǎng)省公司同時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，這樣可以提高驗(yàn)證效率，減少人工成本。本文對(duì)上海災(zāi)備中心所納管的其中一個(gè)應(yīng)用數(shù)量中等的網(wǎng)省進(jìn)行了測(cè)試，原來(lái)數(shù)據(jù)驗(yàn)證中分配環(huán)節(jié)所需時(shí)間從一周下降到一天，顯然易見(jiàn)，云計(jì)算資源平臺(tái)帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，以統(tǒng)一的方式申請(qǐng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證資源，自動(dòng)化地分配和回收資源，能夠提高運(yùn)維效率，規(guī)范驗(yàn)證流程，從而帶來(lái)了明顯的管理效益。

    云計(jì)算資源管理平臺(tái)在災(zāi)備中心的定制應(yīng)用可以說(shuō)是云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(infrastructure as a service IaaS)層在電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)中的真正落地，切實(shí)將云計(jì)算技術(shù)與電力系統(tǒng)災(zāi)備業(yè)務(wù)緊密相連，使災(zāi)備業(yè)務(wù)由原來(lái)的手工操作模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆銲T支撐的流程化、自動(dòng)化模式，極大提高了電力系統(tǒng)災(zāi)備業(yè)務(wù)的信息化水平。

3 結(jié)語(yǔ)

    本文總結(jié)了電力系統(tǒng)災(zāi)備中心信息化進(jìn)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了將云計(jì)算技術(shù)引入用以解決問(wèn)題的具體思路，并就關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算資源管理平臺(tái)，該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)資源整合管理、資源按需申請(qǐng)、自動(dòng)部署、資源動(dòng)態(tài)調(diào)度和統(tǒng)一鏡像管理等功能。目前，平臺(tái)產(chǎn)品己經(jīng)應(yīng)用于災(zāi)備中心的實(shí)際業(yè)務(wù)中，為電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備提供了有力支撐。

    在未來(lái)，借助于云計(jì)算資源管理平臺(tái)，可以同時(shí)管理電力企業(yè)的多個(gè)不同災(zāi)備中心資源池，達(dá)到多中心資源統(tǒng)一管理，提升災(zāi)備中心IT基礎(chǔ)設(shè)施的承載能力，為實(shí)現(xiàn)多地集中式災(zāi)備中心向一級(jí)數(shù)據(jù)中心的演化奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為電力系統(tǒng)后期面向應(yīng)用級(jí)災(zāi)備的演進(jìn)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。 

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本文標(biāo)題：云計(jì)算在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)災(zāi)備業(yè)務(wù)中的應(yīng)用研究（下）

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