[发明专利]一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制，适用于为PaaS平台上的应用动态地分配系统资源，属于软件技术领域。

背景技术：

PaaS平台作为云计算的一种重要服务模式，方便软件服务的部署和使用。对于平台服务的提供者来说，他们的主要任务是保证用户的服务质量，并尽可能地减少资源开销。采取弹性的资源管理机制，可以在保证服务质量的前提下，有效地提高系统的资源利用率，从而减少能耗和运维成本。因此，弹性资源分配技术是实现上述任务的关键途径。目前关于弹性机制的研究多数集中在IaaS层，较少考虑不同应用的具体特征。

发明内容：

本发明提出了一种基于应用特征的PaaS弹性资源管理机制。该机制综合考虑PaaS平台的特性和Web应用的特征，可以在保障服务质量的基础上尽可能地减少系统的资源消耗。

本发明的主要创新点包括：

1)提出了基于应用特征的搭配部署方案，将多种在资源开销方面有不同特征的应用部署在一起，均衡、充分地使用服务器资源，提高了资源利用率。

2)通过挖掘应用的访问日志，结合对应用所在系统环境的监测记录分析，建立起包括应用资源开销及应用请求变化情况等指标的应用特征模型。

附图说明

图1展示了部署任务

图2是一种简单的部署方案

图3是一种最优的部署方案

具体实施方式：

1.应用特征定义及其获取方法

本发明主要关注与资源占用相关的Web应用特征：1)资源消耗特征，即应用实例的各类资源开销随请求率的变化情况；2)请求变化特征，即应用实例接收到的请求率随时间的变化特性，而请求率通常会影响应用对系统资源的需求情况。

应用的资源消耗特征具体地表示为应用资源消耗与其请求率之间的函数关系，主要通过对资源使用情况的监测得到。通过对较长时间内的监测数据进行统计分析，可以归纳出应用资源消耗特征。

应用的请求变化特征具体地表示为对应用请求序列进行时频变换后的主要频率成分的频率及振幅构成的元组的集合，可以通过对应用的访问日志分析得到。通过周期性地从日志中采样统计应用在某段时间内的平均请求率，可以归纳出应用的请求变化特征，并进一步基于请求变化特征对应用将来的请求变化情况进行预测。

2.基于应用特征的PaaS弹性机制整体流程

一个新应用被部署到PaaS平台时，必须经过一个监测和日志分析的过程，才能让平台获取到其应用特征，从而更好地指导应用的部署和资源分配。本发明将应用的部署划分为单独部署和搭配部署两个阶段：1)当应用被初次部署到云平台时，需将其单独部署到一个虚拟机上，对虚拟机和应用进行监测，并分析应用访问日志，待该应用运行状态稳定，获取其应用特征；2)基于应用特征将该应用与其他应用搭配部署到服务器上，并适时进行弹性操作，以实现优化。在部署搭配阶段，还会继续通过监测和日志分析，实时更新应用特征。

在单独部署阶段获取到应用特征后，以执行单元为单位，将应用搭配部署在PaaS平台上，并根据一定的触发条件，在应用运行过程中进行弹性操作——扩展或伸缩，动态地为其分配所需资源、灵活地调整其部署。本发明提出的弹性资源管理机制包括三个要素：

(1)执行单元

执行单元是被限定了接收到的最高请求率的应用实例。本发明以执行单元为单位，对应用进行部署及后续弹性操作，能够减少弹性操作次数，降低弹性操作带来的额外开销。

(2)弹性操作时机

新应用进入搭配部署阶段，就可能触发扩展操作。在应用运行过程中，系统预测其下一时段请求率，并对应用及其运行环境实时监测，获取平台整体的资源使用情况和应用响应时间等一系列监测数据，当预测结果或监测数据满足特定条件时，会触发相应的扩展或伸缩操作。

(3)弹性操作方案

由(2)中预测结果或监测得到的平台服务器运行状态、应用响应时间等确定了具体的弹性操作类型后，根据应用的资源占用特征以及应用的请求状况，确定应用执行单元增删位置等具体操作细节，并通过搭配部署的方式，实施弹性操作方案。

3.弹性操作实施