۳-۵-۴ تخصیص منبع مبتنی بر بازار
بسیاری محققان بر این باورند که مسئله تخصیص می ­تواند بوسیله مکانیزم­ های مبتنی بر بازار برطرف شود. قانون­های تخصیص مبتنی بر بازار که مکانیزم تعیین قیمت را به کنترل ظرفیت اعمال می­ کنند برای طراحی الگوریتم­های کارا مفید هستند. برخی الگوریتم­های مطرح شده به صورت مبتنی بر بازار ]۳[ و برخی به صورت مزایده­ای^[۱۸] می­باشند ]۱۸[. در ]۱۸[ یک مکانیزم مزایده دست دوم پیشنهاد شده است که تخصیص اثربخش ظرفیت محاسباتی را تضمین می­ کند و درآمد خوبی برای مدیریت تولید می­ کند. دو موضوع که مورد بررسی قرار گرفته­اند شامل ۱- تحلیل معنایی وظایف شناور و پیش­زمینه­ای ۲- معرفی مفهوم زمان اوج/بیکاری^۲ است. در این روش فراهم­کننده هم منابع را به بیرون توزیع می­ کند و هم وظایف پیش­زمینه­ای را خودش مطرح می­ کند و به این صورت سود قابل قبول و نیز تخصیص اثربخش منابع­ را تضمین می­ کند. علاوه بر روش­های مطرح شده انواع دیگر تخصیص هم داریم. هدف تمام روش­ها این است که بتوانند پاسخگوی خواسته­ های کاربران از نظر توافق­نامه سطح سرویس، کیفیت سرویس، مقیاس­پذیری و غیره باشند، علاوه بر این بتوانند کارایی محیط و درآمد را افزایش و هزینه را کاهش دهند.

۳-۶ جمع­بندی
از جمله مسائل مطرح در محیط­های محاسبات ابری می­توان به مسائل امنیتی، مقیاس­پذیری و مدیریت منابع اشاره کرد. مسئله مدیریت منبع شامل تهیه و تخصیص منبع و زمانبندی کار می­باشد. در یک محیط محاسبات ابری وقتی یک کاربر درخواستی را مطرح می­ کند منابع به درخواست تخصیص می­یابند. میزان و نوع منبع تخصیص­ یافته با توجه به درخواست کاربر و در دسترس بودن منابع تعیین می­ شود. کاربر یک درخواست منبع می­دهد، فراهم­کننده آنرا دریافت می­ کند، سپس منابع در دسترس را جستجو و در نهایت آنها را به کاربر متقاضی اجاره می­دهد، بنابراین تخصیص منبع به معنای تصمیم درباره آن است که چه منابعی، به چه میزان، در چه زمان و کجا در اختیار کاربر قرار گیرند. مدیریت موجودی ابر، ناهمگون بودن منابع و محیط، مقیاس­پذیری منابع و تغییر تقاضا در طول زمان می ­تواند مشکلاتی در تخصیص منابع ایجاد کند.
برای مدیریت منابع روش­های بسیاری وجود دارد که انتخاب یکی از آنها به ترجیحات فراهم­کننده ابر، الگوی استفاده و تقاضای کاربر بستگی دارد. از جمله روش­های مطرح شده می­توان به روش­های مبتنی بر توافق­نامه سطح سرویس، روش­های بازار­گرا، روش­های مبتنی بر قانون و روش­های مبتنی بر کاهش مصرف انرژی اشاره کرد که برای هر یک در این فصل نمونه­هایی معرفی شد. هدف همه این روش­ها شناسایی لیستی از منابع مورد نیاز، شناسایی لیست منابع در دسترس، تهیه سایر منابع مورد نیاز کاربر و انتخاب و تخصیص بهترین منابع است. یک راه­حل مدیریت منبع موفق باید دارای مجموعه ­ای غنی از کنترل­های منبع برای ایزوله­سازی کارایی، جایگذاری اولیه مناسب، توازن بار موثر برای دستیابی به استفاده موثر از منابع، کسب رضایت کاربران، کاهش مصرف انرژی، کاهش هزینه و ارائه به موقع سرویس یا کاهش تاخیر باشد.
در رابطه با روش­های تخصیص منبع مبتنی بر کاهش مصرف انرژی ارائه روش­هایی که هم مبتنی بر کاهش حرارت و هم مبتنی بر کاهش مصرف انرژی باشند و نیز طراحی بهتر مرکز داده ­ها و سیستم­های خنک­سازی آنها از جمله مواردی است که می­توان در آینده بر روی آنها مطالعات بیشتری انجام داد و در رابطه با روش تخصیص منبع مبتنی بر SLA باید روش­ها و الگوریتم­هایی ایجاد شوند که SLA چند ابزار کاربردی و نیز چندین پارامتر را مورد توجه قرار دهند و از طرفی برای یک محیط خاص نباشند. با توجه به موضوع پایان نامه فصل سوم درباره تخصیص منبع مبتنی بر توافق­نامه سطح منبع و مروری بر کارهای گذشته مربوط به این نوع تخصیص منبع می­باشد.
فصل چهارم
تخصیص منبع مبتنی بر توافق­نامه سطح سرویس
۴-۱ مقدمه
همانطور که در فصل­های گذشته گفته شد مدیریت منابع در محیط­های محاسبات ابری بسیار مهم است. مدیریت منبع به معنای فراهم کردن، تخصیص و بازپس­گیری منابع می­باشد. تخصیص منبع در محیط­های ابری بر مبنای SLA است. در سال­های اخیر تحقیقات بسیاری در زمینه SLA در محیط­های محاسبات ابری صورت گرفته است. توافق­نامه سطح سرویس یک قرارداد رسمی است که تضمین می­ کند انتظارات کیفیتی سرویس­های مشتریان برآورده می­ شود. فراهم­کنندگان منابع در ابر باید قادر به زمانبندی منابع و به­ کارگیری ابزارهای کاربردی به­گونه ­ای باشند که موارد ذکر شده در SLA را برطرف و کارایی ابزارهای کاربردی را بهینه کنند. در این فصل ابتدا مفهوم SLA، مولفه­های آن، مزایا و چرخه حیات SLA معرفی شده است و سپس مروری بر مطالعات انجام شده در این زمینه صورت پذیرفته است.
۴-۲ مروری بر مفهوم توافق­نامه سطح سرویس
دنیش در سال ۲۰۰۴ SLA را “یک بیانیه واضح از انتظارات و وظایف که در یک رابطه تجاری بین دو سازمان (مشتری و فراهم­کننده)” وجود دارد تعریف کرده است ]۲۰[. توافق­نامه سطح سرویس از دهه ۱۹۸۰ در حوزه ­های مختلفی استفاده شد و بیشتر تعاریف در دسترس مفهومی بوده و در هر حوزه متفاوت با دیگری است. موضوعات اساسی در مدیریت SLA شامل مدیریت خودکار SLA و سازش بین چندین پارامتر QoS است. فراهم­کنندگان سرویس­های ابری باید قادر به زمانبندی منابع و به­ کارگیری ابزارهای کاربردی به­گونه ­ای باشند که موارد ذکر شده در SLA را برطرف و کارایی ابزارهای کاربردی را بهینه کرده و هزینه تهیه منبع را کاهش دهند. الگوریتم­های بسیاری در این زمینه وجود دارند. برخی از آنها تنها یک پارامتر در SLA را در نظر گرفته­اند، اما کارایی روش­هایی که چند پارامتر را مورد توجه قرار داده­اند بالاتر است.
۴-۳ مولفه­های SLA
جین و همکارانش یک توصیف کامل از مولفه­های SLA را فراهم کرده است که شامل موارد زیر است (شکل ۴-۱) ]۲۰[.
هدف: اهدافی که باید با بهره گرفتن از SLA به آنها دست یافت.
محدودیت­ها: مراحل یا عملیات ضروری که برای تضمین فراهم شدن سطح سرویس مورد تقاضا نیاز است.
دوره اعتبار: دوره زمانی که باید SLA اجرا شود.
محدوده: سرویس­هایی که به مشتری تحویل داده خواهند شد و سرویس­هایی که تحت پوشش SLA نیستند.
شرکا: هر سازمان یا فردی که طرفین قرارداد هستند به همراه تعریف نقش آنها.
سرویس­های اختیاری: سرویس­هایی که ضروری نیستند، اما ممکن است به آنها نیاز شوند.
اهداف سطح سرویس (SLO)^[19]: اهداف سطح سرویس که طرفین قرارداد با هم در مورد آنها به توافق رسید­ه­اند، مثل دسترس­پذیری و کارایی.
جریمه: اگر سرویس تحویل داده شده SLO را دارا نباشد فراهم­کننده باید جریمه تعیین شده را پرداخت کند.
مدیریت: فرایندهایی که برای تضمین دستیابی به SLO استفاده می­شوند و نیز مسئولیت­های مرتبط برای کنترل این فرایندها.
شکل ۴-۱: مولفه­های SLA ]20[.
۴-۴ مزایای توافق­نامه سطح سرویس
بر اساس گزارش گروه­ میکروسیستم سان در سال ۲۰۰۲ یک مجموعه SLA خوب، مرزها و انتظارات از فراهم کردن سرویس را تنظیم می­ کند و مزایای زیر را فراهم می­ کند ]۲۰[.
افزایش سطح رضایت مشتری: اگر SLA به دقت تعریف شده باشد و فراهم­کننده آنها را رعایت کند سطح رضایت مشتری بسیار افزایش می­یابد و به این ترتیب فراهم­کننده می ­تواند آن مشتری را به مشتری همیشگی خود تبدیل کند.
افزایش کیفیت سرویس: هر گزینه یا موضوعی در SLA متناظر با یک شاخص کارایی کلیدی^۲ است.
بهبود روابط بین شرکا: چنانچه SLA به خوبی تعریف شده باشد سیاست­های پاداش و تخلف در فراهم کردن منابع را مشخص می­ کند. مشتری می ­تواند سرویس را بر اساس SLO مشخص شده در SLA نظارت کند.
۴-۵ مدیریت SLA
در محیط­های پویا مثل ابرها مواردی مثل مذاکره پویا و مدیریت پویای SLA بدلیل تغییرات پویای محیط بسیار مهم هستند. از آنجاییکه در چنین محیط­هایی نرخ درخواست­های ورودی و نرخ در دسترس بودن منابع به صورت پیوسته تغییر می­ کنند SLA برای تضمین اینکه کیفیت سرویس در سطح قابل قبولی نگه داشته ­شود استفاده می­ شود. مدیریت SLA به معنای کنترل نقض SLA است. مولفه های مدیریت SLA شامل موارد زیر است.
کشف: مسئول کشف فراهم­کننده ­ای است که می ­تواند نیازها را فراهم کند.
تعیین قیمت: پایه­ای برای مدیریت عرضه و تقاضای منابع است.
مذاکره (مذاکره مجدد): برای رسیدن به توافق در رابطه با هزینه و سایر پارامترهای SLA طرفین قرارداد با یکدیگر مذاکره می­ کنند و در صورت لزوم این مذاکره­ها تکرار خواهند شد.
مکانیزم زمانبندی: بعد از مذاکرات، این مکانیزم سیاست­ها و الگوریتم­های نگاشت درخواست به فراهم­کننده را تعیین می­ کند.
مکانیزم انتشار: اجرای درخواست پذیرفته شده روی منابع تخصیص داده شده را بر عهده دارد.
نظارت: نظارت بر منبع و درخواست سرویس را بر عهده دارد.
مدیریت SLA: مدیریت نقض مفاد قرارداد در حین اجرا را بر عهده دارد.
حسابداری: استفاده حقیقی منابع توسط درخواست­ها را نگهداری می­ کند.
گاهی فراهم­کننده تمایل دارد که SLA را به طور کامل اجرا نکند و یا به عبارتی تقلب کند، مثلا CPU کمتری نسبت به آنچه در SLA ذکر شده را فراهم کند تا بتواند مشتریان بیشتری را سرویس­دهی کند. روش­ها و معماری­های مختلفی برای مدیریت و شناسایی نقضSLA ارائه شده ­اند، به عنوان مثال در ]۲۱[ یک چارچوب ارزیابی SLA ارائه شده است. ارزیابی توسط یک ارزیاب طرف سوم صورت می­گیرد و از یک الگوریتم تست برای شناسایی نقض SLA بر روی میزان حافظه روی VM استفاده می­ کند. این ارزیاب فقط پارامتر سایز RAM را در نظر می­گیرد. ]۲۲[ یک معماری لایه­ای برای محاسبات ابری ارائه داده است تا بتواند انتشار پایین به بالای شکست­ها را مدلسازی کند و از آن برای شناسایی نقض SLA بوسیله نگاشت معیارهای منابع به پارامترهای SLA استفاده می­ کند. از دیگر روش­ها می توان به مطالعات انجام شده در ]۳۸[ اشاره کرد. مطالعات بسیاری هم جهت شناسایی نقض SLA به صورت خودکار صورت گرفته است ]۲۳[ و ]۳۸[.
۴-۶ چرخه حیات SLA
رون و همکارانش در سال ۲۰۰۱ چرخه حیات SLA را در سه فاز ایجاد، عملیات و حذف تعریف کرده است (شکل ۴-۲) که در ادامه تشریح شده ­اند.
فاز ایجاد: مشتری، فراهم­کننده ­ای را که می ­تواند نیازهایش را فراهم کند شناسایی می­ کند.
فاز عملیات: در این فاز قرارداد بین طرفین امضا شده و درخواست­های کاربر با توجه به آن اجرا خواهند شد.
فاز حذف: SLA خاتمه می­یابد و همه اطلاعات پیکربندی­های مرتبط از سیستم­های سرویس حذف می­شوند.
چرخه حیات معرفی شده توسط گروه مرکز داده اینترنتی میکروسیستم سان شامل شش مرحله است (شکل ۴-۳) که در آن مرحله­های یک، دو و سه فاز یک، مرحله چهار و پنج فاز دو و مرحله شش فاز سه در تعریف رون و همکارانش می­باشند.
چرخه حیات SLA با سه فاز
شکل ۴-۲: فازهای چرخه حیات SLA بر اساس تعریف رون و همکارانش ]۲۰[.
شکل ۴-۳: فازهای چرخه حیاتSLA بر اساس تعریف گروه مرکز داده اینترنتی میکروسیستم سان ]۲۰[.
چرخه حیات SLA با شش فاز
۴-۷ تخصیص منبع مبتنی بر SLA در محیط­های محاسبات ابری