云计算环境下基于运行时模型的管理复用关键技术研究

Due to large-scale systems and ever-changing requirements, cloud management is faced with great challenges in complexity and difficulty. The system management has been the core of cloud computing. Cloud management depends on administrators’ experiences, including understanding basic management operations, developing management processes and implementing management strategies, which are the core value of cloud management. The solution from the reuse point of view, which regards management experiences as reusable assets, may improve cloud management in efficiency and quality. This proposal aims to manage the software and hardware systems of cloud at the model level, regard management operations, processes and strategies as reusable assets and formalize them in a model style, in order to improve cloud management from the reuse point of view. Compared with existing works, there are three innovations in the proposal. First, we reuse management operations in the form of runtime models and research on the automated approach to constructing runtime models. Second, we reuse management processes in the form of management programs in model languages, through model transformation. Third, we reuse management strategies in the form of architecture styles, through dynamic configuration of management mechanism.

云计算环境中软硬件系统的管理由于规模极端化和使用按需化，变得异常复杂和困难，相应的管理体系和机制成为云计算的核心内容。云计算系统的管理取决于管理者的经验，包括理解基本管理操作、制定管理流程和实施管理策略等，这些管理知识是云计算系统管理的核心价值；将这些管理知识视为可复用的资产，通过管理复用实现云计算系统的管理，能够有效提高云管理的效率和质量。本项目的目标是在模型层实现云计算系统的管理，用模型对管理操作、管理流程和管理策略进行形式化描述，抽象为可复用的管理资产，形成完善的复用视角下的云计算系统管理方法。同现有工作相比，本项目包含如下创新：（1）将管理操作以系统运行时模型的形式进行复用，研究云计算系统运行时模型自动构造技术；（2）将管理流程以模型语言程序的形式进行复用，研究云计算系统运行时模型按需转换技术；（3）将管理策略以体系结构风格的形式进行复用，研究云计算系统运行时模型管理配置技术。

云计算环境中软硬件系统的管理由于规模极端化和使用按需化，变得异常复杂和困难，相应的管理体系和机制成为云计算的核心内容。将管理操作、管理流程和管理策略等管理知识视为可复用的资产，通过管理复用实现云计算系统的管理，能够有效提高云管理的效率和质量。.本项目的目标是在模型层实现云计算系统的管理，用模型对管理操作、管理流程和管理策略进行形式化描述，抽象为可复用的管理资产，形成完善的复用视角下的云计算系统管理方法。本项目经过三年按计划的执行，已经达成该目标，主要进展和取得的研究成果包括：1）将管理操作以系统运行时模型的形式进行复用：分析并总结了常见云计算系统的软件体系结构，以指导系统元模型的构造过程；通过模拟用户请求的方法进行系统访问，自动生成其管理API，用于系统访问模型的构造。2）将管理流程以模型语言程序的形式进行复用：在云计算系统软件体系结构的基础上，用模型驱动的方法，描述面向应用场景的可复用管理流程，并进一步使用运行时模型按需转换技术，通过将云计算系统软件体系结构范型映射到目标云计算系统运行时模型，来实现管理流程在不同场景中的复用。3）将管理策略以软件体系结构风格的形式进行复用：将管理机制规约为软件体系结构风格，使用模型转换技术对系统运行时模型进行配置，得到具有特定管理机制的系统运行时软件体系结构模型；在此基础上，基于机器学习建立系统配置与服务质量的关联关系，并采用遗传算法实现在线决策。.项目发表学术论文15篇，申请发明专利3项。培养博士研究生1名、硕士研究生8名，完成了任务计划书中规定的考核指标。本项目成果主要价值在于，提出一种云计算管理建模及执行技术，可基于国际建模标准MOF/QVT高效地编写云管理程序，通过扩展模型驱动框架实现了运行时模型和管理代码的自动生成，将手工代码量减少数倍，为软件定义中管理任务可编程提供了高效实用的技术手段。