云應(yīng)用是云計(jì)算技術(shù)在應(yīng)用層的一種重要體現(xiàn)形式,通常由分布式異構(gòu)組件構(gòu)成,且組件相互依賴,配置參數(shù)眾多。組件依賴導(dǎo)致配置參數(shù)間存在關(guān)聯(lián),使應(yīng)用運(yùn)行時(shí)彈性擴(kuò)展難以確定組件實(shí)例的配置順序并保證關(guān)聯(lián)參數(shù)的一致性,導(dǎo)致應(yīng)用擴(kuò)展后的系統(tǒng)故障和服務(wù)不可用。針對(duì)這一問(wèn)題,提出了一種基于模型的云應(yīng)用動(dòng)態(tài)自配置方法,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)組件實(shí)例配置順序的自動(dòng)協(xié)調(diào),保障配置參數(shù)的一致性,提高應(yīng)用運(yùn)行時(shí)彈性擴(kuò)展的可靠性。首先提出一種部署配置模型STM(Service-based Topology Model),該模型采用聲明式的方法刻畫云應(yīng)用的部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并基于服務(wù)的方式描述組件信息,實(shí)現(xiàn)組件間關(guān)聯(lián)關(guān)系的分離,涵蓋運(yùn)維部署、擴(kuò)展、運(yùn)行時(shí)服務(wù)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。然后基于該模型,提出了一個(gè)云應(yīng)用動(dòng)態(tài)自配置協(xié)議,其基于服務(wù)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)組件間強(qiáng)依賴關(guān)系的解耦,保證動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用實(shí)例時(shí)組件配置變化的一致性,實(shí)現(xiàn)組件部署配置的并行化�；谏鲜龇椒▽�(shí)現(xiàn)了一個(gè)原型系統(tǒng),通過(guò)對(duì)分布式應(yīng)用BookStore-TPCW的部署配置和運(yùn)行時(shí)彈性擴(kuò)展來(lái)驗(yàn)證方法的有效性。
【部分圖文】：

身的故障等統(tǒng)一歸結(jié)為組件服務(wù)不可用故障。應(yīng)用組件服務(wù)狀態(tài)的檢測(cè)依賴應(yīng)用拓?fù)淠Ｐ椭袑?duì)應(yīng)ＮｏｄｅＴｙｐｅ或者ＮｏｄｅＴｅｍ－ｐｌａｔｅ指定的ｃｈｅｃｋ屬性，ｃｈｅｃｋ屬性指定檢測(cè)應(yīng)用組件健康狀態(tài)的命令，如Ｔｏｍｃａｔ組件可定義ｃｈｅｃｋ命令為ｎｅｔｓｔａｔ－ｎｔｌｐ｜ｇｒｅｐ８０８０。默認(rèn)故障ｃｈｅｃｋ屬性值為提到的檢測(cè)虛機(jī)、物理機(jī)故障以及網(wǎng)絡(luò)故障，通過(guò)心跳機(jī)制與ＳｅｒｖｉｃｅＣｌｕｓｔｅｒ交互。本文后續(xù)的故障均代指服務(wù)不可用故障。①故障檢測(cè)如圖９所示，應(yīng)用組件初始化時(shí)，部署執(zhí)行器會(huì)將拓?fù)淠Ｐ椭卸x的組件ｃｈｅｃｋ信息提交給健康診斷器。健康診斷器以一定的頻率將組件的狀態(tài)信息發(fā)送至ＳｅｒｖｉｃｅＣｌｕｓｔｅｒ，當(dāng)時(shí)間延遲超過(guò)一定閾值或者健康診斷器診斷出應(yīng)用組件服務(wù)不可用時(shí)，ＳｅｒｖｉｃｅＣｌｕｓｔｅｒ?qū)⒃摻M件的Ｓｅｒｖｉｃｅ狀態(tài)更改為不可用，其他依賴該組件的組件就會(huì)感知到該信息，從而啟動(dòng)動(dòng)態(tài)配置器，重新更改配置參數(shù)。圖９故障檢測(cè)與故障恢復(fù)流程圖②故障恢復(fù)當(dāng)組件產(chǎn)生故障并被檢測(cè)到時(shí)，ＳｅｒｖｉｃｅＣｌｕｓｔｅｒ?qū)⒃摻M件的Ｓｅｒｖｉｃｅ與Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ值標(biāo)記為不可用，同時(shí)通知監(jiān)測(cè)該組件信息的動(dòng)態(tài)配置器和Ｍａｎａｇｅｒ，重新載入模板生成新的配置文件，重新啟動(dòng)組件。組件間參照依賴關(guān)系描述，自動(dòng)協(xié)調(diào)配置順序，某一組件收到更新配置通知后，會(huì)將自身的狀態(tài)先更改為不可用，從而使依賴該組件的其他組件的動(dòng)態(tài)配置器一直處于等待狀態(tài)，直到完成重新配置。Ｍａｎａｇｅｒ則將信息反饋給運(yùn)維管理人員，由運(yùn)維管理人員進(jìn)一步恢復(fù)。２）應(yīng)用組件彈性擴(kuò)展①

各個(gè)組件的初始實(shí)例數(shù)，在系統(tǒng)默認(rèn)的組件倉(cāng)庫(kù)中檢測(cè)與拓?fù)淠Ｐ椭校危铮洌澹裕澹恚穑欤幔簦鍖?duì)應(yīng)的ＮｏｄｅＴｙｐｅ，最后將拓?fù)淠Ｐ妥詣?dòng)轉(zhuǎn)化為Ｐｕｐｐｅｔ腳本，自動(dòng)安裝應(yīng)用的各個(gè)組件并啟動(dòng)Ａｇｅｎｔ端的動(dòng)態(tài)配置器完成應(yīng)用的動(dòng)態(tài)配置。該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)配置依賴于服務(wù)發(fā)現(xiàn)工具Ｃｏｎｓｕｌ搭建服務(wù)發(fā)現(xiàn)和ｋｅｙＶａｌｕｅ存儲(chǔ)集群，每個(gè)組件的Ｓｅｒｖｉｃｅ以及Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ信息將通過(guò)Ａｇｅｎｔ端的ＣｏｎｓｕｌＡｇｅｎｔ發(fā)送至Ｃｏｎｓｕｌ的Ｓｅｒｖｅｒ集群。圖１１ＢｏｏｋＳｔｏｒｅ－ＴＰＣＷ拓?fù)浣＃祵?shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)主要為驗(yàn)證本文解決的３個(gè)問(wèn)題而設(shè)計(jì)，步驟如下：１）定義ＢｏｏｋＳｔｏｒｅ－ＴＰＣＷ的ＳＴＭ模型如圖１１所示，單個(gè)Ｔｏｍｃａｔ節(jié)點(diǎn)，單個(gè)ＭｙＳＱＬ節(jié)點(diǎn)，包含５０萬(wàn)條圖書數(shù)據(jù)，單個(gè)Ｎｇｉｎｘ節(jié)點(diǎn)。在Ｎｇｉｎｘ的ｕｐｓｔｒｅａｍ配置模板中聲明對(duì)ＢｏｏｋＳｔｏｒｅ－ＴＰＣＷ服務(wù)信息的依賴：｛｛ｒａｎｇｅｓｅｒｖｉｃｅ“ｂｏｏｋ－ｓｔｏｒｅ－ｔｐｃｗ”｝｝ｓｅｒｖｅｒ｛｛．Ａｄｄｒｅｓｓ｝｝∶｛｛．Ｐｏｒｔ｝｝ｍａｘ＿ｆａｉｌｓ＝０ｆａｉｌ＿ｔｉｍｅｏｕｔ＝１０ｓ；｛｛ｅｎｄ｝｝，其中｛｛｝｝定義特定的操作，ｒａｎｇｅｓｅｒｖｉｃｅ代表遍歷所有可用ＢｏｏｋＳｔｏｒｅ－ＴＰＣＷ服務(wù)信息，每條服務(wù)信息生成一條ｓｅｒｖｅｒ配置信息。在ＢｏｏｋＳｔｏｒｅ－ＴＰＣＷ的ｃｏｎｔｅｘｔ配置模板中聲明對(duì)ＭｙＳＱＬ服務(wù)信息的依賴，部署應(yīng)用并觀察壓力測(cè)試平均響應(yīng)時(shí)間，以檢測(cè)應(yīng)用是否部署成功。２）運(yùn)行時(shí)為應(yīng)用

０，ＭｙＳＱＬ版本為５．６．２５。實(shí)驗(yàn)環(huán)境采用軟件所軟件工程中心研發(fā)的云平臺(tái)ＯｎｃｅＣｌｏｕｄ，測(cè)試虛機(jī)的配置為１核ＣＰＵ，１ＧＢ內(nèi)存，壓力測(cè)試工具采用ＪＭｅｔｅｒ２．１３。５．２實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析１）系統(tǒng)將模型轉(zhuǎn)化為腳本并分發(fā)至３個(gè)虛機(jī)節(jié)點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)應(yīng)用的３個(gè)組件，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)配置協(xié)議。ＭｙＳＱＬ節(jié)點(diǎn)等待５０萬(wàn)條圖書數(shù)據(jù)初始完畢，將注冊(cè)ＭｙＳＱＬ服務(wù)信息，觸發(fā)等待中的Ｔｏｍｃａｔ節(jié)點(diǎn)配置ｃｏｎｔｅｘｔ文件并啟動(dòng)，此時(shí)應(yīng)用已正確部署。如圖１２所示，前１分５７秒在５００并發(fā)下系統(tǒng)能正確響應(yīng)，此時(shí)Ｎｇｉｎｘ的配置如圖１３所示。２）如圖１２所示，在未中斷服務(wù)的情況下，在１分５７秒時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)構(gòu)建擴(kuò)展腳本擴(kuò)展Ｔｏｍｃａｔ節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)修改Ｎｇｉｎｘ的ｕｐｓｔｒｅａｍ配置文件，觸發(fā)Ｎｇｉｎｘ重新載入配置文件，此時(shí)平均響應(yīng)時(shí)間在同樣負(fù)載下較單節(jié)點(diǎn)更為穩(wěn)定，此時(shí)Ｎｇｉｎｘ的配置如圖１４所示。３）在Ｎｇｉｎｘ關(guān)閉默認(rèn)健康檢測(cè)功能運(yùn)行場(chǎng)景下，啟動(dòng)壓力測(cè)試３０秒后，關(guān)閉其中一個(gè)Ｔｏｍｃａｔ節(jié)點(diǎn)模擬組件宕機(jī)故障，此時(shí)Ｎｇｉｎｘ平均失敗事務(wù)數(shù)占比３７．８９％，如圖１５所示，節(jié)點(diǎn)宕機(jī)后，失敗事務(wù)數(shù)一直高于０。圖１２增加Ｔｏｍｃａｔ節(jié)點(diǎn)前后的平均響應(yīng)時(shí)間ｕｐｓｔｒｅａｍｂｏｏｋｓｔｏｒｅ－ｔｐｃｗ｛＃ｉｐ＿ｈａｓｈ；ｋｅｅｐａｌｉｖｅ２０；ｓｅｒｖｅｒ１３３．１３３．１３４．７８：８０８１ｆａｉｌ＿ｔｉｍｅｏｕｔ＝１０ｓ；｝圖１３單節(jié)點(diǎn)后Ｎｇｉｎｘ配置ｕｐｓｔｒｅａｍｂｏｏｋｓｔ

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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