应用感知的数据中心网络多租户共享方法

在多租户数据中心,来自不同租户的应用程序共享并竞争使用网络资源.网络共享策略会对应用程序端到端的性能(如作业完成时间、吞吐量等)产生直接的影响.为了衡量租户应用程序的整体数据传输速率,本文引入进度(Progress)的指标.该指标被定义为租户应用程序在所有链路上经需求标准化后的最小带宽分配量,反映的是租户能够完成其数据传输的最慢速率.通过最大程度地提高租户进度,可以优化上层应用程序的执行时间等性能.先前的大多数工作都集中在实现网络共享的公平性、可预测性和效率之间的权衡,忽略了提高租户的长期进度.本文观察发现应用程序放置于租户所租赁的不同虚拟机上会形成不同的带宽需求分布,进而影响后续带宽分配所能够获得的最优进度.通过理论分析我们证明了获得所有租户最优进度的关键在于最小化网络瓶颈链路上的带宽需求.基于此,本文提出应用感知的网络多租户共享方法,通过联合优化任务放置和带宽分配的过程,该方法最大化所有租户的进度,并在优势资源公平性限制下最大化网络利用率.实验结果证明,与目前的最新带宽分配方法相比,本文将租户整体进度提高了85.6％～107.7％,网络链路利用率提高了71.2％～112.4％.     

基于可信计算的多租户隐私数据保护

针对多租户应用的隐私数据保护问题, 在分析多租户应用的特点和隐私数据保护需求的基础上, 将可信计算技术引入多租户隐私数据保护, 基于虚拟可信平台模块vTPM提出了一种具有定制性的加密保护方案, 利用vTPM提供的加密密钥对租户的隐私数据进行加密, 同时利用vTPM的密钥保护和管理功能对加密密钥进行保护. 最后, 基于Xen实现的vTPM实现了本方案.     

多租户应用的性能管理关键问题研究

SaaS软件交付模式将应用软件以服务的形式提供给客户,可缩减硬件采购、系统管理上的开销.从SaaS服务提供商的角度,如何在维持较高的资源利用率的同时为各个租户提供一定的性能指标保障是一个挑战性问题.文中定义了一个特定的多租户架构--MDSA,并从业务逻辑层和数据处理层两方面探索其性能管理问题,提出了基于延迟的应用级请求调度算法ADRS以及惰性副本管理算法LRM.在业务逻辑层,ADRS通过逐步降低服务需求较大的请求的优先级来避免其对整体性能造成影响.在数据处理层,LRM通过动态调整负载在各个副本之间的分配以及副本在节点间的放置来适应负载的动态变化.文中将典型的Web应用TPC-W转换成多租户应用,并以此为基础进行了实验分析,结果表明了上述算法的可行性和有效性.     

面向多租户Web应用的性能隔离方法

提出一种面向应用级共享的多租户Web应用性能隔离方法.首先建立基于事务处理链的应用级资源管理模型,基于信号量机制给出了模型的并发控制算法,支持事务级、分阶段的多租户Web应用资源管理,并在一次事务处理的各阶段实现线程复用,避免因修改交互协议而产生的再工程代价.基于上述工作,给出多租户性能隔离算法及策略,并利用TPC-W电子商务应用验证方法的系统开销及有效性.实验结果表明,该方法可以有效降低租户资源侵占行为的影响,并避免系统过载.     

基于Eucalyptus的多租户水利系统应用研究

多租户作为云计算的核心计算,它解决了在相同的系统资源或软件应用中实现多用户共同访问和使用,提高了系统软硬件资源的利用率,如何保障租户服务质量的前提下提高服务器资源利用率是一个挑战性问题.本文在Eucalyptus平台基础上,利用多租户技术,实现了陕西农村饮水规划调查数据库系统.数据的存储方式采用共享数据库共享模式,提出了多租户改进遗传放置算法,将租户合理的放置到虚拟机上,在最少硬件资源使用的情况下保证了租户服务质量.在此基础上进行了实验分析,表明了上述算法的可行性和有效性.     

基于软件构件技术的多租户个性化框架

共享应用实例的应用级多租户模式是成熟度等级最高的软件即服务模式,能够提高资源利用率、降低应用升级维护成本,但是面临着不同租户的个性化需求支撑的技术难题。已有的研究和工业实践已经在多租户个性化方面进行了尝试,从实践项目中提炼出了基于构件软件开发（Component Based Software Development,CBSD）的多租户个性化方法框架,包括流程、扩展类型和技术支撑等,对多租户应用系统的业务逻辑、界面逻辑和数据实体三个部分的个性化扩展提出了解决方案。通过一个现实应用中的产品验证了框架的有效性。     

一种面向多租户中间件的应用级并发控制方法

针对在多租户中间件上存在的租户隔离、资源侵占的问题,提出一种面向多租户中间件的应用级并发控制方法。首先分析了现有并发控制方法的局限性,然后介绍了一种基于工作管理器的多租户请求处理模型的原理及设计,进一步给出了基于该模型的应用级并发控制方法的设计与实现,最后通过实验测试方法的性能开销,并设计了一个多租户性能隔离方法来验证方法的应用效果。实验结果验证了方法的有效性。     

面向多租户的属性标签分层方案

Saa S模式中租户与服务商之间一直存在信任问题,将服务商与租户分开管理,借助标签跨域访问则存在效率瓶颈和标签安全的问题。利用属性特征结合标签,设计出一个针对多租户跨域访问的方法,将标签根据属性分类管理,再把跨域访问的权限赋予各属性标签,实现平台内通过属性标签的跨域访问。最后,通过实验和分析验证了该属性标签保护方法的高效性。     

基于多租户模式的节能检测及监控系统

针对城市大量供热企业能耗高、缺乏统一有效的节能检测及监控技术的现状,为降低研发和运维成本,设计并实现了一种基于多租户模式的节能检测及监控系统.采用隔离数据库,共享应用实例的体系架构以及基于元数据驱动的策略,设计了支持多租户的数据存储模型与多租户个性化定制的核心机制,实现系统的可配置,为租户按需提供服务.在此基础上,针对多数据源间的动态选择以及数据安全问题给出了一套解决方案,从而使得一套应用程序可以同时为多个租户提供服务,在保证数据安全的同时又提高了资源利用率.     

多租户高可用并行任务调度框架

描述了一种多租户高可用并行任务调度框架MTHPT的设计思想、体系结构和实现技术,MTHPT包括3部分：任务定义与配置、异步并行任务调度模式、消息告警与监视.任务调度引擎和任务执行组件采用分开部署、异步并行调度和快速回调的模式,快速释放调度引擎占用的线程资源,解决了部分任务执行周期长、定时任务无法按时执行等影响业务系统性能的问题.任务调度配置提供了多租户应用模式.实验分析及评估表明,MTHPT提高了应用系统的任务调度并行调度效率和稳定性.     

面向多租户数据存储的分段多维性能模型

多租户数据存储对提高用户体验质量,优化系统运行效率,降低服务提供商成本至关重要。面对大规模租户,共享数据存储节点如何满足不同租户的不同性能需求是需要解决的关键问题。为此,针对多租户数据存储不同性能需求的特点,提出了一种面向多租户数据存储的考虑租户之间相互干扰的分段多维性能模型,包括分段多维性能边界函数和多租户数据存储性能预测分析方法。通过基准测试数据采集、模型计算和性能分析,来判断是否每个数据存储节点能够综合地满足不同租户的不同性能需求。实验系统的分析结果表明,该方法能够判断在特定租户负载组合下每个数据节点是否过载,为分布式多租户数据布局提供基础。     

证券数据中心网络系统

数据中心作为证券等金融机构关键数据平台,其网络系统地位极为重要。针对某证券公司在实施数据中心建设过程,根据需求提出了网络中心设计原则和建设目标,阐述了其数据中心网络系统的核心业务网络、交易与办公系统网络、广域网等不同网络系统的设计方案。新的网络系统设计经运行表明,满足了系统业务需求,实现了建设目标。     

面向数据中心的安全网络存储系统设计

针对各类数据中心存储系统建设需求,开展了存储系统设计需求分析,重点针对存储系统可靠性、安全性需求,进行了安全网络存储系统备份恢复机制、安全保密机制设计,针对数据中心大数据存储加密处理需求,开展了存储加密运算高性能和可靠性设计研究,提出了灵活可配置的存储加密策略,可适配具有不同加密性能或可靠性需求的应用场景,能够适配各类数据中心存储区域网络建设安全保密需求.     

面向大规模数据中心的常量度数互连网络研究

如何高效互连大规模服务器是数据中心网络面临的一个重要挑战.目前提出的新型数据中心网络结构主要是通过增加服务器的网络端口数来扩展数据中心的规模,导致扩展的局限性和管理的复杂性.为此,如何设计由固定网络端口数的服务器互连而成的、具有常量度数的数据中心网络结构意义重大.提出了一种新型的面向大规模数据中心的常量度数互连网络结构CH(conjugate hypercube),该结构以固定网络端口数的服务器为中心,采用多层次互连实现了可扩展性和性能之间的平衡.理论分析和实验结果表明,该互连网络在不增加服务器网络端口数的前提下,可有效支持大规模数据中心高带宽、高容错的多模式数据通信;同时,具有良好的可部署性和可维护性.     

一种多租户云数据存储缓存管理机制

随着云计算的普及,软件即服务(software as a service, SaaS)逐渐成为云计算的一种重要表现形式.云中数据节点的缓存是提高多租户应用数据访问性能的一种重要资源,缓存资源的共享和分配受到SaaS提供商的关注.对SaaS提供商而言,如何在多租户间有效地分配数据节点上的缓存资源,从而满足租户的服务水平协议(service level agreement, SLA),获得更高的收益已成为一项挑战.为此,提出了多租户云数据存储缓存管理机制,以实现服务提供商收益最大化的目标,结合SLA收益模型,评估不同缓存策略下服务提供商获取的收益值,将全局缓存管理问题定义为目标优化问题,并结合缓存分配特点,采用优化的遗传算法解决该问题.通过实验比较,该方法能保证SaaS服务提供商在多租户间有效利用缓存资源获取高收益.     

基于B2C架构的综合性科学数据共享系统

科学数据共享在促进科学发展过程中具有重要意义。综合性科学数据中心要对多元化的科学数据提供服务,保护数据提供者的权益,也要保证数据的可获取性。回顾了科学数据共享的发展现状,针对综合性科学数据中心,将科学数据作为一种虚拟商品对待,利用B2C概念构建综合性科学数据共享系统,基于数据用户、数据提供者、数据中心3类用户实现了对应的功能。从科学数据的描述、发布、发现、流通以及评价5个方面对科学数据共享系统的关键问题进行了讨论。以中国西部环境与生态科学数据中心为应用实例,介绍了基于B2C架构的科学数据共享系统的应用方法。     

地震网络中数据共享平台的研究与设计

随着Internet中数据信息量迅速增加,专业领域内的数据共享逐渐成为一个重要研究领域,该文首先对地震网络数据分布的特殊性进行了概括,分析国外典型数据共享项目OGSA-DAI的特点,针对其存在以Web Service作为接口而不便于应用开发等不足,提出建立面向应用的地震网络数据共享平台的需求和目标,文中阐述了共享平台的架构设计和主要模块的功能.对该平台实现的关键技术虚拟目录的建立和虚拟中心数据库做了详细介绍.     

一种容错的数据中心网络结构

在分析现有数据中心网络结构的基础上,提出一种容错的数据中心网络结构DCUBE。采用模块化方式定义增强扩展性,通过对服务器结点的失效处理提高容错性,利用服务器之间的并行路径,提高结点之间的带宽吞吐量。实验结果表明,DCUBE能较好地满足数据中心对网络结构的要求,而且可提供更高的带宽吞吐量。     

一种构建超大规模数据中心的模块化网络结构

模块化数据中心网络的模块间互联结构和路由负责模块的有效组织,以及不同模块服务器间的高效通信.为此,如何设计具有高带宽、高容错和高可扩展能力的互联结构以支持大规模、超大规模数据中心的构建成为模块化数据中心网络需要解决的首要问题.提出了一种构建超大规模模块化数据中心的模块间互联结构MDKautz,该结构通过模块内大量未被使用的交换机预留高速端口将模块以Kautz图互连,在无需额外增加任何高端交换设备的前提下,构造出具有高带宽、高容错和灵活可持续扩展性的超大规模数据中心网络.对MDKautz的构建方法、路由策略以及扩展方法进行了分析,数学分析和模拟实验结果证明了该新型网络结构具有良好的拓扑特性和通信性能,可有效支持数据中心高带宽、高容错的典型应用.