Выводы
В данном разделе были проведены эксперименты над «облачным стендом», результаты которых были приведены в предыдущих разделах. Проанализировав полученные результаты, были приняты меры по организации работы гипервизора. Как результат, эффективность и быстродействие системы увеличилось. В целом, если распределение ресурсов проводится гипервизором в автоматическом режиме, без организации его работы, система может функционировать, но, при достижении высоких нагрузок, виртуальные машины потребляют все больше и больше ресурсов. В случае, когда на сервере работает большое число виртуальных машин, такая ситуация может привести к критическому исходу, в результате чего работоспособность всей системы может быть нарушена. Следовательно, требуется точная настройка всех параметров под каждого конкретного клиента. Ресурсы должны быть масштабируемы в зависимости от потребностей пользователя облака. В данном разделе были описаны все параметры, значения которых должны быть обязательно заданы при организации работы гипервизора вне зависимости от типа используемого гипервизора и модели. Также были описаны основные средства, с помощью которых можно проводить мониторинг системы, её отладку и настройку.
В заключение, перечислим параметры, которые были заданы для виртуальных машин в ходе выполнения проекта:
Win 7.
Память:
Оперативная память (ОЗУ для запуска): 512МБ
Минимальный объем оперативной памяти: 50МБ
Максимальный объем оперативной памяти: 1000МБ
Буфер памяти: 10%
Вес памяти: высокий
Процессор:
Виртуальных процессоров: 2
Резерв для виртуальных машин: 10%
Процент объема от системных ресурсов: 5%
Предел ресурсов для виртуальных машин: 60%
Процент от общего объема системных ресурсов: 30%
Относительный вес процессорных ресурсов: 150
Жесткий диск:
Размер виртуального жесткого диска: 20ГБ
Размер файла подкачки: 512МБ
Win 7.
Память:
Оперативная память (ОЗУ для запуска): 512МБ
Минимальный объем оперативной памяти: 50МБ
Максимальный объем оперативной памяти: 1000МБ
Буфер памяти: 10%
Вес памяти: низкий
Процессор:
Виртуальных процессоров: 2
Резерв для виртуальных машин: 10%
Процент объема от системных ресурсов: 5%
Предел ресурсов для виртуальных машин: 60%
Процент от общего объема системных ресурсов: 30%
Относительный вес процессорных ресурсов: 100
Жесткий диск:
Размер виртуального жесткого диска: 30ГБ
Размер файла подкачки: 512МБ
Сеть:
Ввиду малого количества виртуальных машин, полоса пропускания сети изменению не подлежат. Сетевое взаимодействие осуществляется гипервизором в автоматическом режиме. Однако для каждой виртуальной машины имеется возможность ограничить полосу пропускания на конкретные значения Мбит/с.
Глава 4. Математическая модель гипервизора
В данном разделе приводятся результаты построения математической модели для анализа работы гипервизора при планировании работы виртуальных машин.
Приводятся результаты расчетов по моделям.
-
Описание системы
Существует мнение, что облачные системы позволяют повысить производительность оборудования, и виртуализация ускоряет работу системы в целом. Однако это не так. Облачные технологии позволяют осуществить удобный и быстрый доступ к вычислительным ресурсам оборудования, на котором они функционируют, а также снизить затраты на создание сетевой инфраструктуры, но они никаким образом не могут повысить производительность физического оборудования, так как основа облачных технологий - гипервизор всего лишь управляет ресурсами, а не увеличивает их количество.
Важной задачей гипервизора является выделение ресурсов процессора облачного сервера (процессорного времени) виртуальным машинам. При этом, естественно, от количества выделенного времени зависит эффективность работы всей облачной системы, поскольку недостаток ресурсов приводит к возникновению очередей из обрабатываемых на виртуальных машинах запросов, и, задержкам в обслуживании пользователей.
В процессе работы гипервизор имеет возможность варьировать ресурсы выделяемые различным виртуальным машинам. При этом, поскольку он работает как операционная система, то процессорное время выделяется виртуальным машинам в виде квантов. Количество выделенных каждой машине квантов может быть различным и от этого зависит вычислительная мощность (производительность) виртуальных машин.
Для анализа влияния плана распределения ресурсов процессора построим математическую модель.
-
Модель работы системы
В качестве параметра модели будем рассматривать варианты распределения процессорного времени между виртуальными машинами. Данный параметр отвечает за непосредственное выполнение задач системы на физическом процессоре.
Рассмотрим произвольный интервал времени работы системы – T.
-
Если существует только один виртуальный сервер и длина кванта времени, выделяемого этому серверу – z., то количество выделенных квантов для решения задач сервера - .
-
Если существует N виртуальных машин, тогда за время Т каждая ВМ получит квантов времени для каждой. N+1 показывает, что кроме ВМ квант процессорного времени выделяется на управление гипервизору.
Рассмотрим базовое отношение . Это означает, что время, выделяемое в случае в N+1 раз больше.
На рисунке 38 показана зависимость выделения квантов времени виртуальным машинам от их количества.
Рис.38. График выделения времени
Как видно из графика (рис.38.), при увеличении числа виртуальных машин, количество времени, выделяемого каждой ВМ уменьшается.
Поскольку гипервизор может управлять процессом выделения процессорного времени виртуальным машинам рассмотрим следующий случай.
Пусть – интенсивность потока запросов (число запросов в единицу времени) в систему. Цикл работы гипервизора (план) состоит из тактов (квантов процессорного времени), выделяемых каждой ВМ плюс один квант для сервера. Пусть – число квантов времени для i-й ВМ. – интенсивность потока запросов i-й ВМ.
Эффективность работы гипервизора при плане (n1,n2,…,nN) вычисляем по формуле:
, где N – число ВМ, – коэффициент приоритета виртуальных машин (задает вес ресурсов конкретной виртуальной машины). Такой показатель эффективности позволяет оценить затраты, связанные с ожиданием запросов в очередях к виртуальным машинам.
Длина цикла в квантах в данном случае будет равна:
.
Сумма интенсивностей потоков запросов на каждую ВМ будет равна интенсивности общего потока запросов в систему.
,
где λi – интенсивность потока запросов на i ВМ.
Доля процессорного времени, выделяемого i-й ВМ :
.
При этом – интенсивность обслуживания запросов i-й ВМ.
Здесь µ0 – интенсивность обслуживания запросов в случае, когда в облачной системе только один сервер.
Среднее время ожидания в очереди при наличии только одного сервера вычислим, полагая, что в качестве модели сервера используется СМО типа M/V/1/∞ []:
Среднее время ожидания клиента в очереди к серверу номер i, когда в системе несколько виртуальных серверов:
.
При этом . Это означает, что запросы обрабатываются быстрее, чем поступают в систему.
Среднее ожидание клиента в очереди с учетом предыдущих обозначений будет следующим:
Параметр утилизации (загруженности виртуального сервера i) равен:
.
Длина очереди запросов к серверу i равна:
.
Эффективность работы одного сервера:
Общая эффективность системы:
, где N – число ВМ, – коэффициент приоритета виртуальных машин (задает вес ресурсов конкретной виртуальной машины).
-
|