基础架构云性能的可扩展化自动评测

摘要

云计算已经成为当前计算机科学学术界和工业界最重要最热门的研究主题之一。云计算有各种各样提供服务的方式，在主流的服务模型中，基础设施即服务是最基础的一种云服务模型，其灵活的特点受到了个人和企业用户的青睐。云计算的发展带动了对云系统性能评测的需求。但是云环境的复杂性使得对云环境的性能评测也变得复杂。为了评测云系统不同方面的性能，各种各样的负载会被使用。此外，可靠性、可扩展性、可用性等方面也是重要的评估目标。云系统本身的易错性对测试工具也提出了更高的要求。这些需求大大增加了性能评测工具的设计难度。
　　本文提出了一个自动化性能测试框架，为测试者对基础设施云进行的性能评测带来了极大的便利。该框架的一个重要设计目标是对各类云系统的接口进行抽象和总结，将复杂的云资源操作逻辑进行封装，实现在测试时自动化分配和管理云端资源。它的另一个重要设计目标是对负载进行抽象。它将负载的运行逻辑与测试的控制逻辑分开，通过一系列协调接口来对负载运行过程进行归纳和统一。这种设计易于负载运行流程的扩展，能良好的应对新的负载需求，并为多负载运行提供便利。此外，该框架支持自定义算法来处理和分析测试得到的大量数据。它也提供多层异常处理和错误恢复方法，来保证测试能顺利执行。测试框架内添加了两种负载集运行逻辑来模拟多租户使用场景。本文还设计了一种建模方法，对被测云系统各个方面的性能进行扩展性分析，并在此基础上归纳被测云系统规模变化时的性能模型。
　　本文实现了亚马逊弹性云和OpenStack两种云操作接口，并向测试框架中集成了多层次多种类的负载集。在这些基础上，本文设计了一系列的实验在亚马逊弹性云和两个规模不同的OpenStack私有云上运行。通过对这些实验数据的讨论和分析，本文对不同云系统多种方面的性能进行了分析评估和对比，并在其上应用扩展建模方法，对两个OpenStack云系统建立了随负载规模变化的性能模型。同一个云在不同多负载运行模式下建立的模型相似，并且负载规模与虚拟机性能呈现多项式关系。本文显示了该框架的健壮性和可用性，它可以被运用在多种云计算相关测试过程中，为研究者进行相关的测试工作带来便利。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 本章小结

第二章 相关工作

2.1 OpenStack项目

2.2 Ceph

2.3 Hadoop

2.4 本章小结

第三章 自动化性能测试框架设计

3.1 关键问题

3.2 概览

3.3 被测云系统抽象

3.4 负载抽象

3.5 工作流抽象

3.6 分层数据处理

3.7 细粒度错误处理

3.8 性能建模方法设计

3.9 本章小结

第四章 自动化性能测试框架实现

4.1 概览

4.2 前端模块

4.3 核心进程

4.4 协调进程

4.5 云管理模块

4.6 通信抽象层

4.7 本章小结

第五章 自动化测试框架评测

5.1 概览

5.2 基本负载评测

5.3 亚马逊云的大数据负载实验

5.4 静态并行场景

5.5 动态增量场景

5.6 性能建模

5.7 本章小结

全文总结

参考文献

致谢

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