欧盟云计算项目RESERVOIR介绍

1、欧盟云计算项目（RESERVOIR）介绍作者:vcloud（中国云计算论坛）邮箱:tangyong本文主要介绍欧盟的一个云计算项目RESERVOIR FP7，既然是研究，那么必然要给出研究的背景，研究的原因以及项目的总体介绍，同时，也将给出该项目所涉及的关键技术，以便更好地进行知识准备和技术积累。以下的内容将分为三个部分：l 研究背景l 为什么要选择RESERVOIRl RESERVOIR模型及核心的组件l 涉及的基本概念l 涉及的关键技术l 项目的代码签出和涉及的开发语言1 研究背景当前，出现的云计算的范型，如Amazon弹性计算云（EC2），为驻留和部署基于WEB的服务而呈现了一个很有前景

2、的概念性的基础，同时理论上将服务提供商从提供支持这些服务所需的计算资源的职责中释放出来。云计算提供了很多优点，它允许带有市场领域的专业知识的个人或公司花费很少的软件开发成本去构建和运行他们的“软件作为服务（SaaS）”，并且不需要管理任何硬件操作。这就帮助降低了软件复杂度和成本，加速到市场的时间并且方便了消费者。有了云计算，公司能够按照需要（on-demand）从一个虚拟的没有限制的资源池中租用基础设施的资源。这种“付费后使用（pay as you go）”的定价模型按照每单位时间实际使用的资源来收取费用。这样，一个业务可能将优化它的IT投资并提高可用性和可伸缩性。尽管云计算为服务计算的未来做

3、了很大的承诺，但是，在当前的基础设施中存在许多固有的缺陷:l 单一的云提供商的有限的伸缩能力当前，尽管绝大多数云提供商声称有无限的伸缩能力，但实际上，作出以下的假设是合乎情理的:随着云计算使用率的增加，即便最大的云提供商也会开始面临伸缩性的问题。从长远来看，随着云提供商中的在线服务数量日益庞大，而且每个服务总是被巨大的全球客户群访问，那么，伸缩性的问题也许将急剧恶化。l 在云提供商之间缺乏互操作（interoperability）当前的云技术并没有设计带有互操作。这就导致了不能通过云提供商之间的业务合作来解决伸缩性问题。另外，它阻碍了小和中等规模的云基础设施提供商进入云供应市场。总体上，抑制了

4、竞争并将云消费者锁定到单一的提供商。l 缺乏内置的业务服务管理（BSM）支持 业务服务管理（BSM）是一个管理策略，它允许多种业务将它们的IT管理和它们高级别的业务目标相吻合。BSM的关键点是服务级别协议（Service Level Agreement）。当前的云计算解决方案并没有设计支持BSM的一些行为，这些行为很好地被建立在企业IT部门的日常管理中。结果，那些试图改变它们的IT操作方式到基于云技术的企业将使前进的步伐面临着非增长性和具有潜在的破坏性。我们坚信通过改进现有的架构能够修补上述的问题以及其它主要的问题（如安全性和可用性）。相反，这些问题应该根据基本的设计准则通过对云计算架构进行合

5、理的设计来解决。因此，RESERVOIR提出了一个引用模型和架构来系统地解决这些缺陷。以上的这些问题和缺陷从下文中引用,由于翻译的质量和理解的差异，请大家自己去体会和消化:“The RESERVOIR Model and Architecture for Open Federated Cloud Computing”2 为什么要选择RESERVOIR最重要的原因是RESERVOIR是开源的云计算基础设施（IaaS）项目，特别是RESERVOIR所使用的几个子项目都是非常活跃的开源云计算项目，得到了欧洲一些大型软件提供商以及一些大学科研机构的支持和协助。其次，以下也是选择RESERVOIR作为研

6、究的一些重要原因。l RESERVOIR的设计准则之一以模块化为中心。l RESERVOIR架构本身具有可扩展性。l RESERVOIR支持业务服务管理（BSM），在当前的一些云基础设施中并不多见，也为转化为工业应用提供了研究原型。l RESERVOIR致力于研究云的联合（federation），也就是云的互操作。l RESERVOIR使用的子项目的社区非常活跃。3 RESERVOIR模型及核心的组件1）RESERVOIR模型RESERVOIR模型中，在服务提供商的功能角色和基础设施提供商的功能角色之间有一个清晰的分离。服务提供商是一些实体，它们理解特定业务的需求并且提供服务应用程序来解决那些

7、需求。服务提供商不拥有这些服务应用程序所需要的计算资源；相反，它们从基础设施提供商那里租用资源。基础设施提供商操作一组RESERVOIR 站点，管理物理基础设施供服务应用程序执行。这些RESERVOIR 站点的联合形成了RESERVOIR 云。为了优化资源的利用，一个站点的计算资源通过一个虚拟层被划分成不同的虚拟执行环境（VEEs）。 这些虚拟执行环境是完全隔离的运行时环境，它们抽取出资源的物理特性并且能够共享物理资源。被虚拟的计算资源连同虚拟层和所有管理启用组件被称为VEE 宿主（Host）。一个服务应用程序是一组通过协同工作来达到共同目标的软件组件的集合。这样的服务应用程序的每一个组件执行

8、在一个专门的VEE中。这些VEE被放置在同一个RESERVOIR站点或不同的RESERVOIR站点中的相同或不同的VEE宿主中（参见下图1）。图1 服务应用程序由一组VEE（图中以小的正方形表示）来执行，这组VEE分布在RESERVOIR 云的不同VEE宿主（Host）中。对于一个特定的服务应用程序，VEE也许都被放置在同一个VEE宿主（Host）中（如服务应用程序1）；但是也许被放置在同一个RESERVOIR站点的不同的VEE宿主（Host）中（如服务应用程序2）；甚至也有可能被放置在不同的RESERVOIR站点中（如如服务应用程序3）通过使用一个服务清单（manifest），服务应用程序被

9、部署在RESERVOIR云中，这个服务清单正式地定义了在服务提供商和基础设施提供商之间的合同与SLA。关于服务清单，将在后续的帖子中进行介绍。在每一个RESERVOIR站点中，资源利用被监控并且VEE的位置会被不断地更新以最低的成本来达到最佳地利用。类似地，服务应用程序的执行也被监控并且资源的使用情况会不断地被调整来满足清单中指定的需求和SLA。重要的是资源分配的优化不需要人来干预，完全由安装在每个RESERVOIR站点上的RESERVOIR软件堆栈来完成。2）RESERVOIR中的核心组件RESERVOIR由三层组件构成（参见下图2）。(摘自http:/claudia.morfeo-proj

10、/wiki/index.php/Image:RESERVOIRArchitecture.png)图2 RESERVOIR三层架构l 服务管理器（SM） - Claudia服务管理器负责服务应用程序的初始化（控制服务生命周期）并且动态地向VEEM请求虚拟资源，尽量避免过度提供资源和提供不足的资源。服务管理器的接口（SMI）允许服务提供商通过使用服务清单（基于Open Virtualization Format）来控制服务供应的生命周期，服务清单中申明了服务组件（包裹在虚拟机映像中），服务需求，服务的QoS（监控，SLA目标和弹性规则）以及业务要素（成本，安全，许可证，地域，提供商，

11、限制，）。Claudia是RESERVOIR服务管理器的核心组件，是一个开源的项目。Claudia的社区主页如下:/l 虚拟执行环境管理器（VEEM）虚拟执行环境管理器（VEEM）负责放置VEE（虚拟执行环境，虚拟机概念的一个泛化）到VEE宿主（Host）（hypervisor或Java虚拟机容器管理器的泛化）中。虚拟执行环境管理器提供了VEEM接口（VMI）给服务管理器，并且基于许多部署指令来发现包含服务组件最合适的VEE。VEEM处理站点的联合来决定在哪里放置或移动（RESERVOIR允许VEE在站点之间进行移植）VEE到本地

12、（管理本地资源池）或者其他站点（与其他VEEM交互）的基础设施中。OpenNebula是RESERVOIR VEEM的核心组件。OpenNebula的社区主页如下:/Claudia将实现OCCI云计算接口来访问OpenNebula。l 虚拟执行环境宿主（VEEH）虚拟执行环境宿主代表了能够驻留某种VEE（例如，一个物理机带有一个hypervisor，或者Java虚拟服务容器）的虚拟化的资源。VEEH也负责增加必须的功能到虚拟化的平台，如虚拟网络管理，映像存储。VEEH提供VEEH接口（VHI）给VEEM来管理VEE，这个接口基于了libvirt的

13、扩展。RESERVOIR通过OpenNebula集成了KVM hypervisor。OpenNebula也支持Xen和VMWare驱动。4 涉及的基本概念RESERVOIR中的涉及以下三个基本概念:l 虚拟化l 网格计算l 业务服务管理（BSM）RESERVOIR的目标是结合这三个基本概念来构建面向服务的基础设施（S OI）。请参见下图3:(摘自“Cloud computing and RESERVOIR project”)图3 RESERVOIR的SOI等式对于上图中的SOI等式，需要做一些说明。（1） 网格感知的虚拟化（Grid-Aware Virtualization）虚拟化已经使优化资

14、源利用成为可能。但是，这种优化局限于单一的数据中心的不灵话的配置。RESERVOIR将扩展当前的虚拟化基础设施来成为网格感知。同时，RESERVOIR致力于构建一个基础设施，在这个基础设施中，虚拟机能够动态得被重定位到任意的节点，不管这些节点的位置，网络，存储配置以及 管理领域。（2） 虚拟化感知的网格（Virtualization-Aware Grid）网格计算已经以大规模作业调度系统为形式建立了联合（federated）计算基础设施的可行性和价值，这些作业调度系统在高性能的科学计算中非常的成功。但是，在许多情形下，调度有限作业的算法并不适合商业的应用程序，而虚拟化技术的使用在克服网格概念的

15、商业化采用中的一些障碍中已经显示了其用处。RESERVOIR通过将研究视角从作业调度转变到一般性的虚拟计算资源的创建和放置，来将虚拟化的感知增加到网格计算中。（3） 业务服务管理（BSM）业务服务管理 （BSM）能够完全受益于RESERVOIR基础设施的动态本质。RESERVOIR 将提供一个统一的策略驱动（policy-driven）管理层，这个管理层通过调整资源分配级别（resource allocation level）和位置（location）将自动地为服务分配资源并且监控资源执行和利用状况来确保符合SLA。这种基础设施的新的能力将使我们能够探究新的分配策略，并通过大量的参数进行优化。

16、以上的说明参照了“Cloud computing and RESERVOIR project”中的”2. Key concepts”。5涉及的关键技术RESERVOIR中的涉及的关键技术有以下一些:l 能够在多个网络和存储边界之间进行虚拟机和虚拟的JAVA服务容器的移植 l 在支持私有，公有和混合的云架构的站点之间进行虚拟基础设施的分布式管理l 符合SLA (Service Level Agreement)需求的资源分配的算法 l 创建一个正式的服务定义语言来支持RESERVOIR站点之间的服务部署以及服务的生命周期管理 l 在多个物理机器和RESERVOIR站点之间建立虚拟机的安全部署和重定

17、位的安全机制l 开发一个业务信息模型包括面向业务的支付和定价机制来收取一个或多个RESERVOIR站点之间被使用的资源的费用l 为了服务供给（provisioning）和动态伸缩来进行自动的服务生命周期管理以上涉及的关键技术参考了http:/www.reservoir-fp7.eu/index.php?page=key-technologies中的介绍，随着研究的深入，将可能追加更多的总结。6项目的代码签出和涉及的开发语言l ClaudiaClaudia的代码存放在Morfeo的SVN领地中，通过SVN客户端使用如下的命令能够进行匿名访问来签出最新的代码。svn checkout https:

18、//claudiaBuild Claudia项目需要安装Maven, 另外，Claudia项目使用了Java语言进行开发，因此，大家需要有一定的Java基础。备注1）关于SVN客户端，推荐大家使用“乌龟（TortoiseSVN）”，从以下的位置可以获取TortoiseSVN:/2）关于Maven，请大家从以下的位置获取，使用方法将在后续的帖子中加以介绍。/3）关于如何Build Claudia项目，将在后续的帖子中加以介绍。l OpenNe

19、bulaOpenNebula的社区中提到代码存放在公共的Git领地中，通过Git客户端使用如下的命令能够访问来签出最新的代码。git clone git://one.git关于如何Build OpenNebula，将进行后续的研究，然后发出帖子供大家参考，Git的安装和使用方法也将在后续的帖子中加以介绍。不过，在OpenNebula的旧的社区中曾经提到过也可以使用SVN来签出最新的代码，我没有核对过是否这个领地中的代码是否有不一致的地方，以后有时间将Diff一下。/one另外，OpenNebula项目使用了C/C+/Ruby这三个语言进行开发，对编程和理解的要求比较高，因此，大家需要有一定的C/C+/Ruby编程基