Trong nghiên cứu Mark Stillwell [6] và cộng sự công bố nghiên cứu cung cấp dịch vụ hạ tầng dựa trên hệ thống điện toán đám mây mã nguồn mở, đề xuất thuật toán lập lịch tối ưu và xem xé[r]
(1)NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐÁP ỨNG DỊCH VỤ (QOS)
TRONG CUNG CẤP TÀI NGUYÊN VỚI GIẢI PHÁP
KỸ THUẬT NGĂN CHẶN BẾ TẮC
Nguyễn Hà Huy Cường1Tóm tắt:Điện tốn Đám mây với hệ thống máy chủ vật lý bố trí phân
tán bình diện tồn cầu kết nối với thông qua hệ thống viễn thơng có vai trị ngày quan trọng việc vận hành, cung cấp khai thác tài nguyên Để đảm bảo việc cung cấp tài nguyên cách xác, kịp thời, tránh tình trạng chồng chéo, xung đột thiếu thốn cho tiến trình từ yêu cầu người sử dụng có nhu cầu tài nguyên, đặc biệt tài nguyên xa, thiết, phải nghiên cứu đề xuất giải pháp đủ mạnh, tin cậy làm tảng sở cho hệ điều khiển bên các đám mây
Trong phạm vi báo này, công bố giải pháp kỹ thuật cung cấp tài nguyên phân tán mang lại hiệu chất lượng dịch vụ (QoS) Giải pháp ngăn chặn bế tắc tránh vấn đề thiếu thốn tài nguyên hạ tầng vật lý
Từ khóa:Điện tốn đám mây, Hệ phân tán, Ngăn chặn bế tắc 1 Đặt vấn đề
(2)tính vượt trội linh hoạt khả mở rộng, khả phục hồi an ninh tắc nghẽn mạng
Cơng nghệ ảo hóa cung cấp trừu tượng cô lập chức cấp thấp hơn,cho phép khả di động cao tập hợp nguồn tài nguyên vật lý [2] Giải pháp kỹ thuật cung cấp tài nguyên vấn đề xác định hệ thống hệ điều hành Trong mơi trường điện tốn đám mây nguồn tài nguyên phục vụ cho nhu cầu khách hàng ngày tăng Hiện khách hàng chia sẻ nguồn tài nguyên hữu hạn, chẳng hạn hệ đa server lồng vào nhau, hệ điều hành loại client khác, phần có cách thức hoạt động cụ thể, xác định thứ tự mà nguồn tài nguyên giao cho nhu cầu dịch vụ ảo hóa cụ thể.Tuy nhiên, tiến trình hoạt động phức tạp mơi trường phân tán hỗn tạp khách hàng phải cạnh tranh cho tập hợp hữu hạn nguồn tài nguyên Những mối quan hệ cạnh tranh gây hệ thống bế tắc Nói chung, bế tắc xảy hệ thống đám mây phận bị chặn chờ đợi tài nguyên chia sẻ nhiên tài nguyên tổ chức người khác nắm giữ khơng cấp
Từ vấn đề thúc đẩy nhà nghiên cứu, chuyên gia lĩnh vực khoa học máy tính ln nghiên cứu tìm tịi giải pháp kỹ thuật với mong muốn giải pháp công bố đáp ứng tốt khả yêu cầu sử dụng dịch vụ công nghệ thông tin hay nói cách khác đáp ứng tốt chất lượng dịch vụ (QoS) Trong nội dung báo, trình bày giải pháp kỹ thuật với mơ hình máy chủ ảo đáp ứng nhu cầu cung cấp tài nguyên thơng qua thuật tốn ngăn chặn bế tắc cung cấp tài nguyên
Bài báo, phần mở đầu, phần sở lý thuyết, phần thứ ba mơ hình cung cấp tài ngun, phần thứ tư giải pháp kỹ thuật, phần thứ kết luận hướng nghiên cuối
2 Các vấn đề liên quan
(3)các nút A, nút B yêu cầu tài nguyên lõi CPU RAM không Khả cung cấp cho nút yêu cầu
Hình Mơ hình hệ thống cung cấp tài ngun khơng
Vì vậy, quản lý tài ngun kiến trúc máy ảo có đặc tính đa ngõ vào đa ngõ MIMO (Multiple input and Multiple output) chia thành ba mức điều kiển:
(4)xuất thông qua chiến lược cạnh tranh tiến trình có nhu cầu tài nguyên, dựa vào chiến lược quản lý tiến trình trở nên linh hoạt đáp ứng yêu cầu tài nguyên cách hiệu Có thể thấy có nhiều cách khác hướng nghiên cứu cung cấp tài nguyên, giải pháp đề xuất có lợi song nảy sinh tồn khó khăn Vì thế, chưa có giải pháp đáp ứng tốt chất lượng dịch vụ cho người sử dụng tài nguyên ảo hóa
Trong mơi trường Điện tốn Đám mây với nhiều trung tâm liệu (Data Center) phân tán bề mặt địa lý Các trung tâm máy chủ ảo gộp lại từ máy chủ vật lý kết nối thống qua môi trường truyền mạng xây dựng dựa tảng phần cứng phân tán hỗn tạp Việc nghiên cứu giải pháp kỹ thuật cung cấp tài nguyên dựa hệ thống máy chủ ảo tảng phân tán không nhiều nhà nghiên cứu nước giới quan tâm nghiên cứu Bài báo đề xuất xây dựng thuật toán ngăn chặn bế tắc với mơ hình tối ưu tài nguyên M VM – out – of – N PM
3 Mơ hình cung cấp tài ngun tối ưu M VM – out – of – N PM
Dựa mơ hình cung cấp tài ngun phân tán P-out-of-Q[8], chúng tơi đề xuất mơ hình cung cấp tài nguyên cho máy chủ ảo từ máy chủ vật lý phân tán M VM – out – of – N PM Hình mơ hình cung cấp tài nguyên M VM – out – of – N
PM.
(5)máy ảo VM sử dụng.Thông qua môi trường truyền thông cách gửi thông điệp yêu cầu, thông điệp đáp ứng yêu cầu Cung cấp tài nguyên xác định theo công thức sau:
n m
ECPU = ACPU +
∑∑
Cij CPU i=1 j=1(1)
Trong đó: ECPU tổng số tài nguyên CPU, ACPU số tài nguyên chưa n m
cấp phát,
∑∑
CijCPU là tài nguyên CPU bị n tiến trình khác chiếm giữ (đãi=1 j=1
cấp phát) Từ cơng thức (1) ta thấy tài ngun N máy vật lý phân tán
được biểu diễn theo công thức sau:
N Mi n Mi
ECPU =
∑∑
( AjCPU +∑∑
Cij CPU ) (2) Mi =1 j=1 M =1 j=1Trong cơng thức (2) ký hiệu giải thích sau: - N số lượng máy chủ vật lý phân tán
- CijCPU tài nguyên CPU bị n tiến khác chiếm giữ
- E tổng nguồn tài nguyên CPU từ máy chủ vật lý phân tán Bây chúng tiến hành xây dựng hàm tối ưu cung cấp tài nguyên cho mơ hình M VM – out – of – N PM Hàm mục tiêu Ftxác định chất lượng đáp ứng yêu cầu,
tương ứng với độ ưu tiên tĩnh yêu cầu tài nguyên tạo máy ảo
M
Q it
Ft =
∑
×SPi (3)Φ
i=1 i
Đối với máy chủ vật lý phân tán hàm mục tiêu Ftđược tính tốn sau:
N M
i Q it
(6)i=1 j=1 Φ ij
Hàm mục tiêu tối ưu cho mơ hình M VM – out – of – N PMnhư sau:
N Mi fij(ENijt , EOijxt ,Dijt )
Ft = min
∑∑
×SPij (5)i=1 j=1 Φ ij N Mi
∑∑
Eijt≤ E
i=1 j=1
Eijt ≥ Cij(i =1,2, ,N; j =1,2, ,Mi )
Mi Mi
EN t EO t E i j=1
j=1
Eit ≥ Cij(i =1,2, ,N; j =1,2, ,Mi )
Dựa hàm mục tiêu tính toán đưa mức độ chất lượng dịch vụ đáp ứng yêu cầu cung cấp tài nguyên cho mơ hình M VM – out – of – N PM Bài báo đề xuất thuật toán ngăn chặn bế tắc sử dụng hai pha giao dịch dựa đồ thị tranh chấp WFG, đồ thị biểu diễn thơng qua tiến trình u cầu tài ngun tiến trình cấp phát tài nguyên hệ thống máy chủ vật lý phân tán Thuật tốn trình bày mục 4, ý tưởng thuật toán ngăn hình thành chu trình thị tranh chấp, khơng phát hình thành chu trình, tiến hành gửi thông điệp phản hồi cho tiến trình u cầu, ln cập nhật lại tài ngun trạm để phát trạm có khả đáp ứng yêu cầu thời điểm t Ngồi ra, gửi thơng điệp thu hồi tài nguyên cho tiến trình cấp phát hết nhu cầu sử dụng Với giải pháp đề xuất thỏa ràng buộc hàm mục tiêu, đưa đến hàm mục tiêu tối ưu
(7)4.1 Thuật toán ngăn chặn bế tắc
Ta kí hiệu S(Ưk) máy chủ vật lý nguồn giao dịch TÖk bao gồm trạng thái có thuộc tính tiếp cận Để cho giao dịch TÖk,máy chủ vật lý S(TÖk) trì tập hợp B(TƯk) E(TƯk) Việc cập nhật E(TÖk) cần phải biểu tất máy chủ vật lý nguồn giao dịch thuộc B(TÖk) Thực tế, giao dịch chặn TÖk phần tử toàn tập hợp chặn giao dịch thuộc B(TƯk)
E(TƯk) : Các giao dịch có nguồn gốc có khả xảy bế tắc B(TƯk) : Tập hợp giao dịch bị chặn TÖk TÖk
: Là giao dịch bị chặn xảy bế tắc
Thuật toán: Ngăn chặn bế tắc Input:
- Tập máy chủ vật lý phân tán S(Ök) - Số máy chủ vật lý phân tán N
Output: Danh sách máy ảo cấp tài nguyên M
Bước 1: Khi có giao dịch TÖk yêu cầu tài nguyên e từ máy chủ vật lý Si
1.a Xây dựng agent liệt kê tất trạng thái máy chủ vật lý Si có e sẵn dẫn đến Tk có tài nguyên
Tại bước tìm kiếm theo chiều rộng tạo danh sách với nút là tập trạng thái S(Ök) { TÖ1},{ TÖ2},… ,{ TÖn},{ TÖ1, TÖ2},…, { TÖn-1, TÖn},…, { TÖ2,…, TÖn },{ TÖ1, TÖ2,…, TƯn}.
1.b. Nếu máy chủ vật lý Si khơng có e tài nguyên sẵn mà e cấp cho giao dịch
khác TÖi-> TÖi chặn TÖk gửi thơng điệp TƯi chặn TƯk cho máy chủ vật lý S(TÖk) và S(TÖk).
1.c. Dựa vào điều kiện tiên kiểm tra nguồn tài nguyên tương ứng máy
chủ vật lý S(Ök )