طريقة محسّنة لنظام إدارة الموارد في بيئة OpenStack و Kubernetes
يوفر نظام إدارة الموارد المتقدم المدمج في نظام FishOS إدارة ذكية وفعالة للموارد داخل OpenStack و Kubernetes. ويتحقق ذلك من خلال مزيج من محركين لاتخاذ القرار – محرك التنسيب فيشوس (FishOS) ومحرك إعادة التوازن اللذين يعملان معاً لضمان عمليات مركز البيانات بكفاءة عالية.
محرك وضع نظام التشغيل FishOS ومحرك إعادة التوازن هما محركان للقرار يعملان معاً لضمان كفاءة عالية في عمليات مركز البيانات.
الوضع
من أجل تحقيق كفاءة عالية في استخدام الموارد، هناك حالتان يجب التعامل معهما:
- بالنظر إلى مجموعة معينة من الآلات الافتراضية الجديدة التي سيتم بدء تشغيلها، أين يجب وضع الآلات الافتراضية مع الأخذ بعين الاعتبار الاستخدام المباشر للموارد في المنشأة بأكملها؟
- بالنظر إلى مجموعة من الآلات الافتراضية التي تعمل داخل المنشأة، كيف يمكن تجميع الآلات الافتراضية على العدد الأمثل من الخوادم مع تلبية متطلبات الموارد الخاصة بالآلات الافتراضية دون التأثير على الأداء؟
يُشار إلى الأول باسم التنسيب، بينما يُطلق على الثاني اسم إعادة التوازن.
في حين أن الموضع وإعادة التوازن مرتبطان، إلا أنه يجب التعامل معهما على أنهما مهمتان حسابيتان مختلفتان، وبالتالي يجب التعامل معهما على أنهما مهمتان حسابيتان مختلفتان.
كما سيتضح أدناه، يعتمد نظام إدارة الموارد الذكي في نظام FishOS على توافر الترحيل المباشر. بالنسبة إلى Kubernetes، يعتمد هذا النظام على تشغيل Kubernetes داخل الآلات الافتراضية.
عرض رفيع المستوى
على مستوى عالٍ، يقوم النظام بتحليل:
- جميع برامج Hypervisor في النظام من خلال تحديد سعتها و
- جميع الأجهزة الافتراضية قيد التشغيل من خلال تحديد الحمل الذي تنشئه
يتم الحصول على معلومات حول السعة مقابل الحمل من المقاييس التي تم جمعها من أجهزة Hypervisor والأجهزة الافتراضية. تعكس هذه المقاييس موارد مثل الذاكرة والقرص والشبكة ووحدة المعالجة المركزية.
التأثير
باستخدام هذا النهج سنقلل من عدد أجهزة Hypervisor المستخدمة لاستضافة الآلات الافتراضية دون وضع قيود إضافية على كيفية عمل تلك الآلات الافتراضية.
وهو يسمح باستخدام عدد أقل من الخوادم لاستضافة نفس الكمية من الأجهزة الافتراضية، لتحقيق نفقات تشغيلية ونفقات رأسمالية أقل، مما يقلل من تكاليف الترخيص والكهرباء.
محرك التنسيب فيشوس
الغرض من غرض محرك التنسيب هو تحديد المكان الذي يجب أن يتم فيه بدء (وضع) الآلة (الآلات) الافتراضية عند طلب مستهلك الخدمة.
أين تذهب الآلات الافتراضية الجديدة؟
يتم اشتقاق الإجابة على سؤال أين يجب وضع الآلات الافتراضية الجديدة على النحو التالي:
إذا كانت جميع أجهزة Hypervisor في النظام متاحة، تذهب الآلات الافتراضية أولاً إلى جهاز Hypervisor ذي السعة الأصغر لاستضافتها. وبهذه الطريقة، لن نحتاج إلى استخدام خوادم أكبر لاستضافة مجموعة من الأجهزة الافتراضية الصغيرة.
إذا كانت هناك أجهزة Hypervisor في النظام قيد الاستخدام (أي: مع وجود بعض الأجهزة الافتراضية عليها)، فسيتم وضع الأجهزة الافتراضية الجديدة بشكل تفضيلي هناك (بشرط وجود سعة على تلك الأجهزة الافتراضية لاستضافة الأجهزة الافتراضية). وذلك لتقليل عدد أجهزة Hypervisor التي يجب تشغيلها لاستضافة الأجهزة الافتراضية.
يقوم محرك التنسيب بإجراء تقديرات استنادًا إلى النكهة المحددة للآلة الافتراضية مما يساعد على التحقق مما إذا كانت آلة افتراضية معينة ستناسب جهازًا افتراضيًا معينًا على برنامج Hypervisor معين.
محرك إعادة موازنة نظام التشغيل فيشوس
الغرض من الغرض من محرك إعادة التوازن هو تحديد كيف يمكن إعادة موازنة بنية تحتية تعمل بالفعل لتكون أكثر كفاءة.
هل تحتاج البنية التحتية إلى التحسين؟ قبل الشروع في تنفيذ أي مهام لإعادة التوازن، فإن السؤال الأول الذي يطرح نفسه هو ما إذا كانت البنية التحتية بحاجة إلى التحسين.
لكل جهاز افتراضي سلسلة من الأسئلة التي يجب الإجابة عليها، بما في ذلك:
- هل يجب نقله إلى برنامج Hypervisor آخر على الإطلاق؟
- هل يمكن نقله؟ هل هناك أي عمليات مثل عمليات الكتابة الزائدة على القرص أو نشاط الشبكة التي قد تمنع اكتمال الترحيل المباشر؟
كيف يمكن تحسين البنية التحتية؟
بمجرد تحديد أن البنية التحتية قيد التشغيل دون المستوى الأمثل، فإن السؤال التالي هو كيف يمكن تحسين البنية التحتية. ويرتبط بذلك أن محرك إعادة التوازن يعالج أيضاً أسئلة مثل:
- ما هو المزيج الأمثل لتحركات الآلات الافتراضية؟
- إذا كان بالإمكان نقل آلة افتراضية ويجب نقلها، فأين ننقلها؟ (انظر قسم محرك الموضع.)
- ما هو الأثر المترتب على عملية إعادة التوازن؟
بمجرد حساب خطة إعادة الموازنة، يصدر محرك إعادة الموازنة طلبات تنفيذ عمليات الترحيل تلك.
التنسيب وإعادة التوازن
يستخدم محرك التنسيب في نظام التشغيل FishOS ومحرك إعادة الموازنة مقاييس الاستخدام المباشر من المنشأة بأكملها، لحل مشكلة تحسين الموارد المباشرة. لن يستخدم النهج فقط قيم الحجز التي تحددها النكهة لتحديد ما إذا كان جهاز افتراضي معين يناسب جهازًا افتراضيًا معينًا على برنامج Hypervisor معين، بل يستخدم أيضًا بيانات الاستخدام الفعلي المهمة، التي تم الحصول عليها من خلال جمع المقاييس من الأجهزة الافتراضية وأجهزة Hypervisor.
يضمن محرك التنسيب استخدام الخوادم المناسبة القادرة على استضافة الآلة (الآلات الافتراضية) مع تقليل عدد الخوادم المطلوبة لاستضافة مجموع أعباء عمل الآلة الافتراضية. يتعامل محرك التنسيب مع النكهات كما هي محددة في OpenStack لتكون حدوداً قصوى للموارد التي يمكن تخصيصها للأجهزة الافتراضية، مما يشير إلى الحد الأقصى للمقدار الذي يمكن أن يستهلكه كل جهاز افتراضي، ويتحكم في الموارد المناسبة.
يضمن نظام FishOS أنه إذا كان المضيف المستخدم بالفعل، بناءً على الاستخدام الفعلي للموارد، لا يزال قادرًا على استضافة أجهزة افتراضية إضافية، فستعطى الأفضلية لتشغيل أجهزة افتراضية إضافية جديدة على هذا المضيف. يسمح نظام FishOS للمشغّل بالتحكم بسهولة في عدد المضيفات الافتراضية التي سيتم استخدامها في أي وقت، مما يحسّن معدلات استخدام موارد OpenStack.
يضمن محرك إعادة التوازن تشغيل البنية التحتية قيد التشغيل بالفعل بطريقة فعالة، مما يمكّن المشغلين من تحسين استخدام موارد المنشأة مع الأخذ في الاعتبار الاستخدام المباشر للموارد لأحمال العمل.
يعمل محرك إعادة موازنة FishOS افتراضيًا بشكل تلقائي في النظام مع السماح للمشغل بتهيئة تواتر إعادة الموازنة. وبمجرد حساب خطة إعادة الموازنة، يقوم محرك إعادة الموازنة بإصدار طلبات تنفيذ عمليات الترحيل تلك، دون الحاجة إلى تدخل من المشغل، وهو قادر أيضًا على توفير ميزات مثل
- الترحيل التلقائي للأجهزة الافتراضية من برامج Hypervisor المعطلة
- إعادة توازن الأحمال عن طريق الترحيل المباشر للأجهزة الافتراضية غير المحورية
- تسجيل النتائج لفهم حالة البنية التحتية
- واجهة CLI مع خيار التشغيل الجاف لمساعدة المشغل على فهم التأثير
- يتم فرض الترحيل المباشر على برامج Hypervisor المعطلة
المكونات الداعمة
لتمكين محركات التنسيب وإعادة الموازنة من اتخاذ القرارات، يحتاج كل من محرك التنسيب ومحرك إعادة الموازنة إلى بيانات. يتم جمع البيانات المطلوبة من قبل مجموعة من مجمعي بيانات الحالة المنفذة كمكونات إضافية للمجموعة.
اختارت ساردينا تنفيذ مجمعي بيانات الحالة كمكونات إضافية للمجمعة لأن المجمعة تتمتع بعدد من المزايا، بدءاً من كونها شائعة في بيئات لينكس، ومفتوحة المصدر، فضلاً عن كونها قابلة للتوسيع بسهولة وتكلفة تكاملها منخفضة، مما يسمح لمديري أنظمة لينكس بتوسيعها والتوسع فيها بسهولة.
يتم إرسال بيانات الحالة التي تم جمعها بواسطة مكون إضافي مجمّع وينتهي بها المطاف في قاعدة بيانات سلاسل زمنية قابلة للتطوير أفقيًا مصممة للتعامل مع عدد كبير من الكتابات الصغيرة وعدد قليل من القراءات الكبيرة.
يتم بعد ذلك استهلاك البيانات الموجودة في قاعدة بيانات السلاسل الزمنية بواسطة محركات التنسيب وإعادة الموازنة.
ممكّن افتراضيًا
يتم تمكين كل من محرك التنسيب ومحرك إعادة الموازنة بشكل افتراضي في أنظمة FishOS، مع إعداد محرك إعادة الموازنة للتشغيل بشكل دوري.
المصدر المفتوح
نظرًا لرغبة سردينا في دعم OpenStack ونموذجها المفتوح المصدر، فإننا نقدم الآن وصولاً مجانيًا مجانيًا مجانًا إلى برنامج FishOS Deployer لفترة محدودة من الوقت.
يرجى زيارة موقعنا www.sardinasystems.com لمزيد من المعلومات أو اتصل بنا على info@sardinasystems.com.
شكراً لك!