Tài nguyên máy ảo trong điện toán đám mây đƣợc chia thành 3 tầng:
Tầng Infrastructure (cơ sở hạ tầng): Dùng để quản lý các tài nguyên tính
toán nhƣ máy tính, RAM, nơi lƣu trữ dữ liệu và hạ tầng mạng.
Tầng Platform (nền tảng): Bao gồm đối tượng lưu trữ, tính đồng bộ, thời gian thực, hàng đợi và cơ sở dữ liệu.
Tầng Application (ứng dụng): Bao gồm các ứng dụng như ứng dụng theo dõi, giao tiếp, truyền thông, tài chính.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 25 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Dựa trên việc quản lý tài nguyên ở 3 tầng trong điện toán đám mây, các tài nguyên đƣợc phân thành hai dạng chính:
Tài nguyên vật lý (physical resources): Máy tính, đĩa lƣu trữ, cơ sở dữ liệu, hạ tầng mạng.
Tài nguyên luận lý (logical resources): Các ứng dụng dùng để thực thi, và ứng dụng truyền thông giao tiếp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 26 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Các mô hình của các tầng tài nguyên máy ảo trong dịch vụ điện toán đám mây bao gồm.
Infrastructure as a service (IaaS): Đây là mô hình dịch vụ cơ bản nhất của
điện toán đám mây, nhà cung cấp sẽ cung cấp máy tính có thể là máy vật lý hoặc máy ảo, nơi lƣu trữ, firewall, load balance và network. Họ sẽ cung cấp theo những tài nguyên dó theo yêu cầu và thông thƣờng nó sẽ đƣợc tích hợp lại trong một trung tâm dữ liệu và đƣợc truy xuất thông qua địa chỉ IP.
Để triển khai một ứng dụng, ngƣời dùng phải cài đặt hệ diều hành thông qua các màn hình ảo cũng nhƣ các ứng dụng cần thiết. Trong mô hình này, ngƣời dùng chịu trách nhiệm cho việc duy trì hệ điều hành và phần mềm ứng dụng. Nhà cung cấp sẽ tính phí dựa trên các tài nguyên đƣợc cấp phát và tiêu thụ.
Với mô hình này, cần phải quản lý cơ chế chia sẻ tài nguyên bao gồm: Tài nguyên phần cứng, tƣờng lửa bảo vệ và mạng.
Platform as a service (PaaS): Trong mô hình này, nhà cung cấp sẽ cung cấp
nền tảng điện toán và giải pháp thực thi nhiệm vụ bao gồm: Hệ điều hành, môi trƣờng thực thi ngôn ngữ lập trình, cơ sở dữ liệu và web server. Ngƣời phát triển ứng dụng có thể phát triển và chạy các giải pháp phần mềm trên nền tảng đám mây mà không
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 27 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
quan tâm đến chi phí và độ phức tạp của việc mua bán, quản lý phần cứng và phần mềm. Với một số dịch vụ cung cấp, các tài nguyên lƣu trữ và tính toán có thể đƣợc mở rộng một cách tự động thông qua nhu cầu của ứng dụng, ngƣời dùng không phải cấp phát và quản lý tài nguyên này một cách thủ công.
Với mô hình này cần quản lý cơ chế chia sẻ tài nguyên nền tảng tự động nhƣ thế nào cho hợp lý.
Software as a service (SaaS): Trong mô hình này, nhà cung cấp sẽ cài đặt,
thực thi các ứng dụng trên đám mây và sau đó ngƣời dùng truy xuất những ứng dụng đó từ đám mây clients. Ngƣời dùng không biết cấu hình cơ sở hạ tầng đám mây, các phần mềm hệ thống mà ứng dụng thực thi trên đó. Điều này đã loại bỏ đi việc cài đặt và chạy ứng dụng trên máy tính của ngƣời dùng nhằm đơn giản hóa việc bảo trì.
Đặc điểm nổi bật làm cho ứng dụng đám mây khác biệt những ứng dụng khác chính là tính linh hoạt cao. Khả năng này cho phép nhân bản các công việc để thực thi trên nhiều máy ảo tại cùng một thời điểm.Việc điều phối đó đƣợc thực hiện thông qua load balancer. Quá trình này trong suốt đối với ngƣời dùng, họ chỉ thấy một điểm nhập duy nhất. Chính điều này đã làm cho đám mây có khả năng phục vụ cho nhiều ngƣời dùng tại một thời điểm thay vì phải sử dụng hàng đợi và phục vụ tuần tự nhƣ lƣới.
Với mô hình này cần có cơ chế điều phối các tài nguyên máy ảo nhƣ thế nào cho hợp lý.
Cơ chế chia sẻ tài nguyên ảo cho hệ thống gồm hai công việc chính: Lập lịch hoạt động cho các máy ảo.
Quản lý các máy ảo.
Có hai kiểu lập lịch cho các máy ảo.
Power aware scheduling: Các công việc đƣợc lập lịch theo cách thức giảm thiểu tối đa lƣợng nhiệt tổng thể trong các trung tâm dữ liệu. Thay vì giảm năng lƣợng cho các máy chủ, chiến lƣợc này sẽ làm giảm năng lƣợng phục vụ cho các hoạt động làm mát trung tâm dữ liệu.
Themal aware scheduling: Các công việc đƣợc lên lịch theo cách thức nhằm giảm công suất của các máy chủ vì phần lớn việc xử lý các công việc đều diễn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 28 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ra ở các máy chủ.
Hình 1.13
Quản lý máy ảo: Công việc này liên quan đến quản lý máy ảo bằng cách bật,
tắt máy ảo một cách hợp lý. Với một chiến lƣợc hợp lý, những máy không sử dụng sẽ dùng kỹ thuật tắt máy động (dynamic shutdown techniques) để tắt và bật lại khi cần thiết. Có thể dùng Wake On LAN trong việc hiện thực chiến lƣợc bật tắt máy ảo này.
a. Lớp quản lý tài nguyên và quản lý công việc
Bộ lập biểu đám mây (CS) giám sát các công việc và các nguồn tài nguyên với các đám mây. Các lớp quản lý đám mây bao gồm các lớp ResourcePool, lớp nhóm máy ảo (Cluster classes), và các lớp máy ảo (Virtual Machine classes).
ResourcePool là một danh sách các tài nguyên đám mây đƣợc đọc khi khởi tạo hệ thống, và có thể cập nhật theo thời gian thực.
Cluster class bao gồm các thông tin cố định miêu tả các thuộc tính của mỗi đám mây và một danh sách linh động các máy ảo chạy trên đám mây đó.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 29 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
trạng của một máy ảo.
Lớp quản lý công việc bao gồm các lớp JobPool và các lớp công việc (Job Classes). Lớp JobPool chứa một danh sách các đối tƣợng công việc đƣợc truy hồi từ bộ lập trình công việc HTC Condor. Lớp công việc có thuộc tính của công việc từ ngƣời sử dụng yêu cầu.
b. Quản lý máy ảo
Khi bộ lập biểu đám mây bắt đầu khởi động và đọc các file cấu hình đám mây. Chuỗi JobPoller duy trì trạng thái và các siêu dữ liệu của công việc đƣợc đƣa vào hàng đợi và đang đƣợc chạy trên Bộ lập biểu công việc Condor và xếp các hàng đợi Bộ lập trình công việc Condor vào JobPool.
Dựa trên các thông tin Jobpool, bộ lập biểu sẽ kiểm soát các máy ảo theo các yêu cầu công việc.
Chuỗi Cleanup dừng các máy ảo không còn đƣợc yêu cầu. Nó cũng có thể cập nhật lại trạng thái của công việc trong JobPool. Nếu một máy ảo bất kỳ bị ngắt do xảy ra một lỗi nào đó, chuỗi CleanUp sẽ thay đổi trạng thái công việc trong JobPool từ đã đƣợc lập biểu thành hiện trạng mới, sau đó một máy ảo mới có thể đƣợc tạo ra lại cho công việc đó.
Nếu Bộ lập biểu đám mây bị ngắt, các máy ảo cũng có thể bị ngắt hoặc chúng có thể duy trì trạng thái hiện tại của mình. Do đó, các máy ảo có thể tiếp tục chạy các công việc. Sau đó, Bộ lập biểu đám mây sẽ tải lại hiện trạng khi đƣợc khởi động lại hoặc khôi phục lại các công việc và các nguồn tài nguyên. Trong trƣờng hợp này, các máy ảo đƣợc cung cấp cho tất cả các ngƣời dùng với các công việc trong hàng chờ. Khi có yêu cầu mới từ các ngƣời dùng khác, Bộ lập biểu đám mây sẽ làm cân bằng lại các chia sẻ tài nguyên máy ảo bằng cách ngắt các máy ảo bị quá tải và khởi động các máy ảo chƣa quá tải.
c. Lập lịch công việc
Bộ lập lịch công việc HTC Condor [7] đƣợc thiết kế để quản lý các công việc ƣu tiên và lập kế hoạch. Nhƣ đã đề cập, Cloud Scheduler có thể ảnh hƣởng đến việc lập kế hoạch công việc của Condor. Ví dụ, hãy xem xét hai việc xếp hàng đợi, công việc đệ trình đầu tiên đòi hỏi một máy ảo có kiểu là VM-A, và một công việc đƣợc yêu cầu thứ hai đòi hỏi một máy ảo có kiểu là VM-B. Nếu Cloud Scheduler
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu 30 http://www.lrc-tnu.edu.vn/
bắt đầu lần đầu tiên với VM-B (giả sử các nguồn tài nguyên để khởi động máy ảo VM-B đã có sẵn), sau đó công việc VM-B sẽ chạy trƣớc khi công việc VM-A đƣợc yêu cầu.
Cloud Scheduler có thể đƣợc cấu hình để đƣa làm cho các tài khoản ngƣời dùng cân bằng về tài nguyên và đảm bảo tính ƣu tiên sử dụng. Hiện nay, Cloud Scheduler sẽ bắt đầu với nhiều máy ảo cùng với các nguồn tài nguyên sẵn có trên hệ thống. Các máy ảo đƣợc cung cấp đồng đều đến tất cả ngƣời sử dụng với các công việc trong hàng đợi.
Cloud Scheduler tái cân bằng cung cấp máy ảo bằng cách tắt các máy ảo đã đƣợc cung cấp và khởi động các máy ảo khác đƣợc cấp.
Ví dụ, một ngƣời sử dụng sẽ nhận đƣợc cấp phát đầy đủ của máy ảo Mây Scheduler, nhƣng một khi ngƣời dùng thứ hai trình công việc, một nửa số ngƣời sử dụng máy ảo đầu tiên sẽ đƣợc đóng cửa để các nguồn tài nguyên miễn phí cho ngƣời sử dụng thứ hai.
Cloud Scheduler có thể tái cân bằng cung cấp máy ảo bằng cách tắt máy ảo một cách từ từ hoặc bằng cách ngay lập tức. Khi cấu hình để tắt máy từ từ, Cloud Scheduler chuyển tình trạng của Condor sang cấp phát chính thức, và yêu cầu các máy ảo trên phân bổ cho một nhóm khác. Khi Cloud Scheduler đƣợc cấu hình để tắt máy ngay lập tức, các máy ảo sẽ tắt máy ngay lập tức mà không cần chờ đợi cho công việc để kết thúc. Nếu một máy ảo đƣợc tắt trong khi công việc đang chạy, bộ lập trình công việc HTC Condor sẽ lập lịch lại cho công việc đó và đƣa nó vào hàng đợi để chờ thực hiện.