MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH PHÂN PHỐI TÀI NGUYÊN ẢO
5.1.Mơ hình hóa tài ngun ảo:
Phần này sẽ trình bày về một mơ hình quản trị tài ngun giúp khởi tạo và quản trị chính xác và hiệu quả không gian làm việc ảo thuộc những trường hợp quản trị tài nguyên khác nhau.
Mơ hình gọi tập hợp các tài nguyên vật lý cung cấp là tập hợp các slot tài nguyên (tất cả RAM vật lý là một slot, mỗi CPU lại là một slot khác...). Một phần của slot (như 512MB trong số 4GB RAM sẵn sàng) có thể gán cho một khơng gian làm việc ảo để cung cấp tài nguyên phần cứng cần thiết hỗ trợ cho các hoạt động của không gian làm việc ảo trong khoảng thời gian xác định. Và ta gọi phần của slot gán vào không gian làm việc ảo đấy là tài nguyên ảo.
Những trình quản trị tài nguyên cục bộ theo hướng quản lý thực thi công việc hiện nay khơng thích hợp trong việc lập lịch tài ngun ảo vì các cơng việc đó khơng quan tâm đến chi phí triển khai cũng như những tài nguyên ảo đó. Tuy nhiên, thực thi cơng việc lại gặp phải hai loại chi phí cần giải quyết mà đã được nhắc đến ở phần trước: chi phí chuẩn bị (preparation) và chi phí chạy (runtime). Chi phí chuẩn bị là chi phí chuẩn bị mơi trường cho khơng gian làm việc ảo thực thi (chủ yếu là chi phí triển khai ảnh đĩa VM theo yêu cẩu của khơng gian làm việc), cịn chi phí chạy chủ yếu là chi phí về RAM, CPU hay I/O của trình quản trị tài nguyên đưa ra. Hơn nữa, các chi phí này khơng cần thiết phải là bất biến mà có thể phụ thuộc vào kích cỡ tài nguyên ảo yêu cầu, trình quản trị sử dụng, hay là chất lượng của tài nguyên cơ sở.
Cịn mơ hình trình bày trong phần này sẽ tập trung vào chính xác và hiệu quả tối đa.
- Sự chính xác được định nghĩa như một thuộc tính nhị phân: Một khơng gian làm việc ảo có thể được triển khai một cách chính xác hoặc khơng mà khơng có một mức chính xác nào khác nữa. Khi nhận yêu cầu về khởi động một không gian làm việc ảo nào đó tại thời điểm ts với khoảng thời gian d và số tài nguyên R thì q trình triển khai có chính xác hay khơng sẽ phụ thuộc vào việc đáp ứng tất cả yêu cầu trên. Để hồn thành u cầu này, ta phải tính tốn chi phí chuẩn bị và chạy sao cho yêu cầu đó chỉ được chấp nhận được thể bảo đảm đáp ứng chính xác, nếu khơng thì coi như ta đã vi phạm thỏa thuận của khách hàng về khơng gian làm việc. Sự chính xác này khác với mức chính xác dùng trong hệ thống của Irwin (26). Mức chính xác này được xác định dựa trên phần trăm khoảng thời gian d khách hàng truy cập vào tài nguyên (cho phép thời gian bắt đầu thực có thể trễ hơn ts, vì một phần của d có thể bị hệ thống Irwin sử dụng cho chi phí chuẩn bị). Mơ hình mà đề tài này đề cập sẽ cung cấp 100% mức chính xác trên, nghĩa là sẽ từ chối những yêu cầu nào mà hệ thống không thể đảm bảo.
- Sự hiệu quả được định nghĩa như là thước đo xem một hệ thống có thể giảm thiểu các chi phí bao nhiêu. Việc xử lý hiệu quả yêu cầu cho phép những tài nguyên không sử dụng hết sẽ được dùng để xử lý những yêu cầu khác.
Hình 6: Slot tài nguyên và tài nguyên ảo
Ví dụ, nếu giả định rằng số RAM và thời gian (sẵn sàng) là hai loại tài nguyên, và có một khách hàng yêu cầu 512MB RAM với khoảng thời gian từ 2pm đến 4pm để thực thi một khơng gian làm việc. Hình 7: Tài ngun ảo và các chi phí (a) cho thấy cách tài nguyên được cấp phát cho khách hàng để có thể giảm thiểu được hai loại chi phí: chi phí chuẩn bị do chuyển ảnh đĩa VM (thường là rất lớn) của không gian làm việc đến node vật lý sẽ chạy làm trì hỗn thời gian bắt đầu khơng gian làm việc, và chi phí chạy của trình giám sát VM.
Những trình quản trị tài nguyên cục bộ hiện nay, kể cả với những mơ hình có hỗ trợ Advance reservation, đều có ảnh hưởng đến sự chính xác khi triển khai khơng gian làm việc ảo bởi vì những mơ hình đó đều nảy sinh ra nhiều loại chi phí cho các yêu cầu của khách hàng. Đây là một nhiệm vụ khơng dễ bởi vì khách hàng khơng thể dự đoán trước được thời gian tổ chức ảnh đĩa chính xác đơn giản bởi vì những khách hàng đó khơng thể biết được điều kiện đường truyền mạng bên phía họ và và cũng khơng nắm được chi phí giám sát VM sẽ chiết khấu bao nhiêu tài nguyên so với vùng được cấp phát (Ví dụ nếu một số VM được triển khai trên một node đơn thì mức chiết khấu có thể được sẻ chia).
Do đó, đề tài này sẽ tìm hiểu về một mơ hình quản trị tài ngun ảo hóa cho phép người dùng xác định được chính xác số tài ngun u cầu. Như vậy, mơ hình này sẽ cho phép các phần trong slot tài nguyên có thể ánh xạ đến tài nguyên ảo hoặc là chi phí. Tài nguyên ảo đại diện cho tài nguyên khách hàng u cầu, cịn chi phí thì được quản lý riêng biệt thay vì phải chiết khấu đi phần cấp phát của khách hàng. Sự quản lý riêng biệt này cho kết quả tốt hơn trong trình lập lịch cục bộ, trình lập lịch này sẽ lập lịch cho cả tài nguyên ảo và chi phí giúp gia tăng sự chính xác và từng bước giảm thiểu chi phí (nghĩa là sẽ gia tăng hiệu quả).
Ví dụ Hình 7: Tài ngun ảo và các chi phí (b) sẽ trình bày cách xử lý u cầu 512MB RAM từ 2pm đến 4pm chính xác bằng cách là lập lịch chi phí chuyển ảnh đĩa (sẽ hồn thành xong trước thời gian khởi động tài nguyên ảo) và dành đủ RAM cho chi phí chạy VM sao cho khơng bị chiết khấu đi phần tài nguyên.
Hình 7: Tài ngun ảo và các chi phí
(a) khơng tính tốn chi phí riêng; (b) tính tốn chi phí riêng.
Tuy nhiên, quản trị tài ngun ảo và chi phí cịn có nhiều thử thách về những tiêu chí sau:
Thời gian (sự sẵn sàng): Yêu cầu đảm bảo tài nguyên phải sẵn sàng tại thời
điểm yêu cầu, và phải từ chối những u cầu dự tính khơng đáp ứng được bởi vì hệ thống có thể sẽ không cài đặt môi trường theo yêu cầu đúng giờ được.
RAM: Yêu cầu quan tâm đến phần bộ nhớ của node vật lý được gán cho trình
giám sát VM. Tiêu chí này khơng quan trọng lắm vì phần bộ nhớ cần sử dụng thường là bất biến.
Mạng: Yêu cầu quan tâm đến băng thông mạng cần chia sẻ cho các VM trong
node vật lý và dùng cho chi phí chuẩn bị (như chi phí tổ chức ảnh đĩa). Hơn nữa, sử dụng mạng cũng có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng CPU dùng cho trình giám sát VM.
Ổ đĩa: Cũng giống như tiêu chí mạng, ổ đĩa I/O được chia sẻ cho tất cả VM
trong một node và cũng có ảnh hưởng đến việc sử dụng CPU dùng cho trình giám VM. Hơn nữa, node vật lý cần phải có dung lượng đĩa trống đủ cho tất cả ảnh đĩa VM của những không gian làm việc khác nhau.
CPU: Việc chia sẻ CPU do trình giám sát VM u cầu có thể thay đổi thường
xuyên, phụ thuộc vào số tài ngun mà VM của trình giám sát đó sử dụng.
Đề tài này quan tâm chủ yếu đến tiêu chí về sự sẵn sàng, một tiêu chí ảnh hưởng nhiều nhất đến chi phí chuẩn bị. Đặc biệt, triển khai khơng gian làm việc còn bao gồm việc chuyển ảnh đĩa đến một node nữa, một nhiệm vụ u cầu trình lập lịch phải tính tốn mức sử dụng ổ đĩa I/O và mạng. Tuy nhiên, để tiện cho việc tìm hiểu, đề tài này sẽ giả định rằng VM chạy sẽ không gây hoạt động mạng nào mà phải chia sẻ băng thơng cho chi phí chuẩn bị (có nghĩa là tiêu chí mạng sẽ khơng ảnh hưởng đến chi phí Thời gian).