面向多数据中心的统一资源管理系统设计与实现

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云计算作为一种新型计算模式,以云数据中心为核心基础设施向用户提供按需和弹性的计算服务。然而,随着不断增长的用户需求以及对数据中心高可用性、灾难恢复的要求,通过单个数据中心提供服务显然已经无法满足需求。所以,各大企业与运营商相继在多地建立多数据中心,并通过多数据中心协同提供服务。  对云数据中心而言,资源管理平台是向用户提供云计算服务的门户,同时也是管理者进行资源管理、监控与调度的入口,具有非常重要的作用。然而,现有对多数据中心的管理一般采用各数据中心独立管理的方式,缺乏统一的资源管理平台,这带来了一些问题:首先,由于缺乏对多数据中心的统一接入门户,使得运维成本居高不下;其次,由于各数据中心的监控告警信息不能统一呈现,导致故障协调能力弱、管理复杂;另外,由于多数据中心内的资源不能集中调度和控制,使得整体资源利用率较低。因此,面向多数据中心建立一个统一资源管理平台具有重要现实意义。  本文基于开源OpenStack相关组件,设计并实现了一套面向多数据中心的统一资源管理原型系统,以面向管理者和租户提供云计算服务。本文的主要贡献如下:  1.设计并实现了对多数据中心进行管理的统一接入方案。该统一接入方案主要包括两部分:一是基于跨数据中心通信机制实现在中心控制节点对各数据中心后台的持续性控制,从而完成对多数据中心的统一接入;二是通过单一门户实现管理者和多租户的统一接入,并面向不同用户提供权限分割式的管理能力。  2.设计并实现了跨数据中心的多维资源监控与联合告警机制。一方面,系统跨数据中心监控资源情况(包括物理资源、虚拟资源及网络连通情况等),提供集中式的资源细粒度监控服务;另一方面,系统基于资源负载数据,利用时间序列预测模型,通过实时和预测告警功能保障异常情况的有效上报。  3.设计并实现了跨数据中心的虚拟资源分级调度和控制。根据监控数据和不同用户的请求,系统基于“两阶段、分布式”的决策方案进行虚拟机初始化放置,从而面向不同类型的用户提供分级、差异化的服务质量,优化数据中心的资源利用率。同时,提供了对各数据中心虚拟机的全生命周期管理功能,实现资源的统一控制和回收。  4.设计并实现了一个基于Web的数据展示与功能交互系统。对于监控的各项数据实现可视化及多维度的展示,同时对各项功能进行整合,通过一个用户友好型的Web平台向管理者和租户提供灵活、便捷的服务。
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