TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm xin chân thành cảm ơn GVHD,
ThS.Trần Công Tú đã cung cấp các tài liệu cần thiết cho việc nghiên cứu; luôn
theo dõi sát sao tiến độ thực hiện đề tài, kịp thời có những điều chỉnh và chỉ
đạo hợp lý. Chúng em xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành vì thầy đã luôn
động viên, củng cố tình thần cho nhóm, để nhóm hoàn thành đề tài tốt hơn!
Với đặc điểm là một đề tài mới mẽ ở Việt Nam, việc thiếu thốn tài liệu và
điều kiện thực nghiệm là điều không thể tránh khỏi. Nhóm nghiên cứu rất biết
ơn TS. Borja Stomayor, đại học Chicago, Hoa Kỳ đã cung cấp các tài liệu quý
báu và phần mềm mô phỏng, cũng như tận tình chỉ dẫn, giải đáp các thắc mắc,
giúp nhóm thực hiện các thí nghiệm liên quan đến những thuật toán được nêu
ra trong đề tài!
Lời cảm ơn cuối cùng xin được gửi tới KS. Michael Rutter, người chịu
trách nhiệm hỗ trợ cộng đồng người dùng của hệ thống phần mềm xử lý dữ liệu
R-project vì đã giữ liên lạc và cung cấp các hướng dẫn sửa lỗi và tạo khóa xác
nhận cho phần mềm trên hệ điều hành Ubuntu 10.10 (Maverick)!


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

MỤC LỤC

Trang 2

ThS Trần Công Tú

Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

HỆ THỐNG CÁC DANH MỤC
- Virtual Machine (VM hay máy ảo): là một kỹ thuật ảo hóa tài nguyên để tạo ra
nhiều môi trường làm việc trên một máy vật lý. Mỗi máy ảo là một môi trường đóng
với đầy đủ hệ điều hành và cung cấp sự ánh xạ chính xác đến phần cứng. Khi tạo ra
một máy ảo, người dùng xác định cấu hình phần cứng và các thiết lập liên quan đến
giao tiếp mạng cho nó. Mỗi máy ảo được lưu ở ổ đĩa cứng thành một tập tin ảnh đĩa VM image.
- Virtual Workspace - Không gian làm việc ảo: là hình thức rộng hơn của máy ảo.
Một không gian ảo bao gồm một hoặc nhiều máy ảo, được liên kết chặt chẽ với nhau
để tạo ra một môi trường làm việc hợp nhất đáp ứng về cả yêu cầu phần cứng và môi
trường phần mềm nghiêm ngặt. Không gian làm việc ảo thường được triển khai trên
hệ thống các máy chủ lớn, thường là grid (sẽ được giới thiệu ở chương sau).
- Cluster: Cụm máy tính. Là hình thức tổ chức không gian làm việc bao gồm nhiều
máy tính được kết nối chặt chẽ với nhau thông qua kết nội mạng cục bộ để cùng thực
thi một nhiệm vụ, ví dụ như xử lý một tập hợp các phần mềm liên quan lẫn nhau.
- Virtual cluster: Là cụm máy tính được cấu thành từ các máy ảo.
- lease: hợp đồng thuê tài nguyên. Mỗi hợp đồng thuê tài nguyên là một sự thỏa thuận
giữa nhà cung cấp tài nguyên và người thuê tài nguyên tuân theo các đặc tả từ phía
người dùng. Trong đó, nhà cung cấp tài nguyên phải cung cấp khả năng sử dụng tài
nguyên cho người thuê tài nguyên một cách chính xác cả về yêu cầu phần cứng, môi
trường phần mềm và thời gian sử dụng.
- best-effort lease: là loại hợp đồng thuê tài nguyên không ràng buộc về thời gian
chạy. Thời gian này tùy thuộc vào quá trình lập lịch của nhà cung cấp tài nguyên.
Trong tài liệu này, để đơn giản, ở một số phần, best-effort lease còn được gọi là yêu
cầu thuê tài nguyên dạng chạy nền.

Trang 3

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

- advance-reservation lease: là loại hợp đồng thuê tài nguyên có ràng buộc về thời
gian chạy, còn gọi là yêu cầu thuê tài nguyên đặt chỗ.
- deadline: là mốc thời gian mà một công việc buộc phải được hoàn thành.
- backfilling: là một kỹ thuật trong chiến lược lập lịch. Trong đó, nếu có nhiều công
việc cần được thực hiện trong hàng đợi công việc, kỹ thuật này cho phép một số công
việc đơn giản, tốn ít chi phi có thể thực hiện trước để tận dụng tài nguyên rảnh, miễn
là nó không làm chậm trễ sự thực thi của những công việc đã đặt chỗ trước.
- site: là thuật ngữ đại diện cho tài nguyên cục bộ của một nhà cung cấp.
- node: là thuật ngữ đại diện cho một máy tính vật lý trong hệ thống máy tính thuộc
một site.

Trang 4

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

MỞ ĐẦU
Nhiều năm qua, nhu cầu về tài nguyên điện toán đã trở thành một yêu cầu then
chốt cả trong các ngành khoa học lẫn công nghiệp. Trong nhiều trường hợp, nhu cầu
sử dụng tài nguyên chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn. Lấy ví dụ, một nhà khoa học
cần một lượng lớn các máy tính để chạy một trình mô phỏng trong vài giờ vào một
thời điểm cụ thể; một giảng viên muốn tạo một cụm máy tính cho sinh viên sử dụng
trong quá trình thực tập, vào những thời điểm nhất định trong tuần, và với cấu hình
phần mềm nghiêm ngặt; hay một công ty truyền thông có thể cần sử dụng một cơ sở
hạ tầng để lưu trữ một số website, nhưng chưa thể tính trước được cấu hình của máy
chủ, vì điều này còn phụ thuộc vào mức độ truy cập của người dùng vào các website
đó.
Nhu cầu cung cấp tài nguyên trong một thời gian ngắn phát sinh vấn đề tận dụng
tài nguyên một cách hiệu quả ở các hệ thống cho thuê tài nguyên. Có những yêu cầu
thuê tài nguyên có thể chạy nền cho đến lúc hoàn thành, cũng có những yêu cầu thuê
tài nguyên với yêu cầu khắt khe về thời gian chạy cũng như thời hạn hoàn thành, và
các loại yêu cầu đó đều có những ràng buộc về phần cứng và phần mềm nhất định.
Qua khảo sát các giải pháp phân phối tài nguyên hiện có, nhóm nghiên cứu nhận
thấy, hiện nay chưa có một giải pháp nào có thể phân phối tài nguyên đáp ứng cùng
lúc nhiều trường hợp sử dụng khác nhau của người dùng, và vấn đề tận dụng tài
nguyên cũng chưa được giải quyết một cách triệt để. Cụ thể hơn, đề tài này tập trung
chủ yếu vào việc kết hợp giữa các yêu cầu dạng chạy nền – người dùng có thể đợi tới
khi tài nguyên rảnh để chạy ứng dụng của mình, và yêu cầu dạng đặt chỗ - tài nguyên
phải sẵn sàng tại một thời điểm định trước.
Các yếu tố để đánh giá tính hiệu quả là thời gian chờ (hoặc một vài tham số
tương tự) của các yêu cầu chạy nền và độ chính xác của các yêu cầu đặt chỗ. Và trong
cả 2 trường hợp, tài nguyên phải được tận dụng một cách tối đa. Trước đây, các
nghiên cứu đáp ứng từng loại yêu cầu đã cho những kết quả hết sức chính xác, nhưng

Trang 5

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

kết hợp chúng lại trong một hệ thống tổng quát lại làm cho các thước đo tính hiệu quả
trở nên mâu thuẫn với nhau.
Đề tài tập trung khảo sát các hệ thống định thời cấp phát tài nguyên đã có để
phân tích những hạn chế của chúng, đồng thời, tìm hiểu một hệ thống mới – Haizea,
được giới thiệu vào 04 - 2010 bởi đại học Chicago, bang Illinois, Hoa Kỳ. Hệ thống
mới cung cấp một kiến trúc quản trị tài nguyên có khả năng hỗ trợ các kịch bản phân
phối tài nguyên ảo đồng thời một cách hiệu quả, sử dụng máy ảo (virtual machine)
làm công cụ chính cùng với những thuật toán lập lịch để hiện thực các mục tiêu.
Những điểm chính của kiến trúc này gồm có:
1. Một mô hình cung cấp tài nguyên theo dạng cho thuê sử dụng máy ảo.
2. Hệ thống các thuật toán lập lịch yêu cầu có khả năng tận dụng tài nguyên và

đáp ứng nhiều loại yêu cầu cùng lúc.
3. Một mô hình có thể tính toán trước các chi phí phát sinh trong quá trình sử
dụng máy ảo và tìm cách hạn chế chúng một cách hiệu quả.
Nhiều năm qua, điện toán lưới, điện toán đám mây đã không ngừng phát triển
trên thế giới, có thể nói là đã mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp máy
tính, nhưng ở Việt Nam, các khái niệm này vẫn khá mới mẻ. Do tất cả các bài báo, các
trang web mà nhóm tham khảo đều sử dụng tiếng nước ngoài, với hệ thống các thuật

ngữ mà nước ta chưa thể thống hóa, chính thức hóa, nên nhóm nghiên cứu xin được
sử dụng các thuật ngữ này một cách nguyên bản.
Phần tiếp theo trình bày sơ lược về hệ thống thuật ngữ tiếng Anh được sử dụng
trong bài nghiên cứu.

Trang 6

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

CHƯƠNG 1:
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Grid và Cloud Computing:
Từ thời điểm máy tính được ra đời, chúng đã được xác định phục vụ cho các yêu
cầu khoa học và quân sự với các hệ thống lớn và mạnh mẽ. Máy tính cá nhân ra đời
mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp này, nhưng các “siêu máy tính” và
các hệ thống máy chủ lớn vẫn là yêu cầu hàng đầu với các vấn đề nguyên thủy: thực
hiện các tính toán với tốc độ nhanh và dữ liệu cực lớn.
Với các yêu cầu khắt khe về khả năng tính toán, một số giải pháp đã được triển
khai, trong đó hiệu quả nhất là grid và cloud computing.
Grid1 là thuật ngữ dùng để chỉ sự kết hợp nhiều tài nguyên máy tính từ các vùng
(domain) khác nhau để cùng thực hiện một nhiệm vụ. Hệ thống grid có thể được hiểu
như một hệ thống các máy vật lý kết hợp với nhau thông qua kết nối mạng để xử lý
những luồng công việc (workload) lớn. Khái niệm grid thường hay bị nhầm lẫn với

Cluster (cũng là hệ thống máy tính kết nối với nhau qua mạng cục bộ để xử lý các
khối công việc với hiệu năng cao), tuy nhiên, grid được thiết kế dành cho những ứng
dụng đơn chuyên biệt, ràng buộc lỏng hơn và không bị bó buộc về vị trí địa lý trong 1
hoặc một vài mạng cục bộ (LAN).
Cloud computing2 là thuật ngữ khá rộng, được dùng để chỉ việc các tài nguyên
máy tính (dữ liệu, phần mềm, vv) được sử dụng thông qua đường truyền diện rộng
(WAN hoặc internet). Các dịch vụ trực tuyến được cung cấp bởi các quản trị “đám
mây” – hệ thống tài nguyên. Đây là một bước ngoặc lớn mang tính đột phá trong thời
1 />2 />
Trang 7

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

kỳ của máy tính cá nhân, khi mà các nhà cung cấp dịch vụ thực thi hầu hết các công
việc của người dùng, còn các máy tính cá nhân ngày càng giảm thiểu các yêu cầu về
phần cứng cũng như phần mềm. Hiện nay, Google đang phát triển một thế hệ máy tính
xách tay mới sử dụng hệ điều hành Chrome 3, hệ điều hành sử dụng khái niệm “điện
toán đám mây” để cung cấp khả năng tính toán và lưu trữ dữ liệu ở máy chủ máy trạm
chỉ có nhiệm vụ cung cấp khả năng truy xuất và điều khiển tài nguyên “đám mây”.
Hiện những mẫu thử nghiệm đầu tiên của Google Chromebook chỉ được phân phối
cho các nhà phát triển ứng dụng và hứa hẹn mang lại một cuộc cách mạng cho máy
tính cá nhân thế hệ tiếp theo.

Hình 1: Mô phỏng trực quan về hệ thống Điện toán đám mây
1.2. Vấn đề phân phối tài nguyên điện toán:
Từ khi các hệ thống máy tính cực lớn bắt đầu được chia sẻ cho nhiều người dùng
vào những năm 50 của thế kỷ 20, nhiều nhà khoa học đã nổ lực để tìm ra 1 giải pháp
3 />
Trang 8

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

cho vấn đề “Phân phối tài nguyên”. Phương pháp cấp phát tài nguyên điện toán là một
trong những vấn đề thực tế kinh điển nhất trong khoa học máy tính và rất nhiều giải
pháp đã được đưa ra qua hàng thập kỷ nay. Từ những hệ điều hành có khả năng điều
khiển người dùng nào sẽ sử dụng CPU, cho đến những trình lập lịch tinh vi có thể
quản lý đến mười ngàn vi xử lý trong một siêu máy tính để mô phỏng quỹ đạo của
thiên thạch hoặc các diễn biến thời tiết, khí tượng học.
Bài nghiên cứu này tìm hiểu một số vấn đề phát sinh khi cung cấp tài nguyên
điện toán với một hệ thống grid, và phương pháp giải quyết các vấn đề đó sử dụng
máy ảo và các thuật toán lập lịch mới. Phần giới thiệu này trình bày các ý dẫn nhập và
một cái nhìn tổng quan về đề tài, cũng như cấu trúc và tóm lược từng chương của bài
báo cáo.
Khi các hệ thống máy tính lưới được chia sẻ cho người dùng, yêu cầu đặt ra là
phải xác định ai sử dụng tài nguyên, và tại thời điểm nào. Nếu ta có một cụm máy tính
với mười máy vật lý, và năm người dùng muốn dùng chúng vào cùng thời điểm, làm

sao để quyết định ai sẽ được sử dụng trước? Chiến lược “First come, first serve” có
thể sẽ hợp lý, nhưng lại bất cập nếu một trong số người dùng phải giải quyết công việc
có deadline xác định.
Trở lại những năm 50 của thế kỷ trước, một giải pháp rất sơ đẳng được áp dụng,
đó là người dùng in chương trình của họ lên các bìa đục lỗ và đệ trình lên người quản
trị. Người này sẽ xem xét chương trình và thời gian nộp để quyết định xem chương
trình nào sẽ được chạy. Ngày nay, công việc đó được xử lý tự động hóa bằng phần
mềm. Mặc dù nhiều giải pháp đã được đưa ra nhưng đều phải dựa vào trường hợp
riêng biệt để phát triển, như hệ thống quản lý một vài cụm máy tính hoàn toàn khác so
với hệ thống dành cho một siêu máy tính với hàng triệu vi xử lý.
Thời gian gần đây, việc quản lý thực thi trên hệ thống grid đa phần dựa vào khái
niệm “công việc”: người dùng đệ trình một tập tin thực thi (“công việc”) kèm với các
siêu dữ liệu mô tả danh sách các tài nguyên điện toán cần thiết. Nhà cung cấp tài
nguyên sẽ lập lịch công việc dựa theo chính sách của mình. Trong hầu hết các hệ
Trang 9

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

thống triển khai máy tính lưới hiện nay, người dùng chỉ có một số quyền rất hạn chế
trên tài nguyên mà mình sử dụng. Mặc dù các hạn chế này có thể chấp nhận được cho
một số lượng lớn các ứng dụng, nhưng lại không khả thi trong các trường hợp đặc
biệt. Khả năng điều khiển tài nguyên ngày càng trở nên quan trọng hơn, nhất là cho
những ứng dụng có deadline – tài nguyên phải khả dụng vào những thời điểm định

trước, hoặc phải xử lý sự kiện; xuất/nhập dữ liệu từ người dùng.
Qua khảo sát các hệ thống hiện có, nhóm nghiên cứu nhận thấy những hệ thống
này tạo một hàng đợi theo thứ tự ưu tiên các công việc một cách hợp lý (đánh giá dựa
vào thời gian chờ hoặc mức độ tối ưu tài nguyên). Đây là những hệ thống lý tưởng
cho các trường hợp người dùng có thể chờ tới lượt sử dụng tài nguyên và một khi đã
có tài nguyên, họ sử dụng chúng trong một khoảng thời gian ngắn (có thể là vài phút,
vài tiếng hoặc vài ngày, nhưng không phải là vô hạn). Tuy nhiên, những hệ thống này
hoàn toàn không thích hợp với những trường hợp sử dụng khác, ví dụ như người dùng
yêu cầu tài nguyên ở những thời điểm cụ thể hoặc cần những tài nguyên được đảm
bảo trong một khoảng thời gian. Nói đơn giản hơn, những phương pháp cung cấp tài
nguyên tại thời điểm cụ thể hoặc ngay tức thời không tương thích với việc chạy các
công việc khối.
Có thể nhận ra rằng, không có một hệ thống cung cấp tài nguyên tổng quát nào
có thể đáp ứng được hết những trường hợp sử dụng tài nguyên điện toán khác nhau
đồng thời. Thêm vào đó, mỗi kịch bản lại có những thước đo khác nhau về mức độ
hiệu quả của việc cấp phát.
Để giải quyết vấn đề này, bước đầu tiên là định nghĩa một hệ thống các yêu cầu
đối với các trình cấp phát tài nguyên, mà yêu cầu đầu tiên là cung cấp tài nguyên cho
tất cả các mục đích sử dụng.
Trong đề tài này, chúng ta sử dụng khái niệm “lease” để đại diện cho một hợp
đồng giữa người thuê tài nguyên và nhà cung cấp tài nguyên. Việc thuê tài nguyên
điện toán ở đây có thể được hiểu là yêu cầu sử dụng tài nguyên phần cứng (CPU, bộ

Trang
10

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung

Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

nhớ, băng thông mạng, …) và môi trường phần mềm cần thiết trong một khoảng thời
gian nhất định (tính khả dụng).
Tất nhiên là có rất nhiều kiểu cung cấp tài nguyên, như một trình lập lịch cho các
công việc khối, hệ thống grid, điện toán đám mây, và các trung tâm dữ liệu cho thuê
máy chủ. Khi thuê tài nguyên ở một trong những nhà cung cấp kể trên, chúng ta phải
đồng ý các điều khoản sử dụng của họ, và có quyền quy định một vài cấu hình cho
hợp đồng. Ví dụ, cũng ta có thể chỉ định phần mềm nào sẽ được chạy (bằng cách cung
cấp ảnh đĩa chứa phần mềm) khi yêu cầu tài nguyên từ hệ thống điện toán đám mây
IaaS, như Amazon EC2. Các trình lập lịch khối và grid cung cấp một số quyền điều
khiển trên các phần mềm được thực thi. Tuy nhiên, hệ thống đám mây IaaS chỉ cho
phép người dùng yêu cầu tài nguyên sử dụng tức thời; không cung cấp khả năng đặt
chỗ như các trình lập lịch công việc và trình lập lịch trên grid.
Khái niệm “lease” được đưa ra trong đề tài này có khả năng khắc phục được
những thiếu sót trên. Thực tế, khái niệm này đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau của khoa học máy tính, đa phần là ở lĩnh vực mạng, mặc dù chưa có chuẩn
mực quốc tế nào cho khái niệm này.
Để giải quyết vấn đề này, đề tài tìm hiểu một một hệ thống cho thuê tài nguyên
mới hỗ trợ việc cung cấp tài nguyên đa mục đích đồng thời quản trị tài nguyên một
cách hiệu quả theo nhiều tiêu chí khác nhau.
Hệ thống này tập trung vào vấn đề cung cấp đồng thời những công việc khối có
thể chạy nền (khách hàng thuê tài nguyên có thể đợi tới khi tài nguyên rảnh) và đặt
chỗ (tài nguyên được thuê phải khả dụng tại thời điểm được yêu cầu trong hợp đồng).
Trong việc cung cấp tài nguyên dạng đặt chỗ, tiêu chí để xét tính hiệu quả đơn giản là
tài nguyên có được cấp phát đúng hạn hay không. Với các công việc chạy nền, tiêu chí
đó phụ thuộc vào tổng thời thời gian thực thi của công việc: nếu một công việc chạy

10 tiếng, và trình lập lịch công việc có khả năng cung cấp tài nguyên cho công việc đó
thực thi nhanh hơn 1 tiếng, trình lập lịch đó được coi là hiệu quả. Tuy nhiên, nếu
chúng ta muốn cung cấp cả yêu cầu chạy nền và yêu cầu đặt chỗ, tiêu chí để xét tính
Trang
11

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

hiệu quả có thể sẽ mâu thuẫn với nhau. Nếu chúng ta chấp nhận đặt chỗ cho tất cả tài
nguyên từ 2 giờ chiều đến 4 giờ chiều, mọi yêu cầu chạy nền được gửi tới trước hoặc
trong khoảng thời gian đó có thể có tổng thời gian thực thi cao hơn. Thực tế, mặc dù
rất nhiều trình lập lịch công việc có hỗ trợ đặt chỗ nhưng quản trị viên hệ thống chỉ sử
dụng chúng một cách rất thận trọng bởi vì chúng ảnh hưởng không tốt đến hiệu năng
của các công việc đang chạy nền.
Trong đề tài này, phương pháp tối ưu nhất để cung cấp nhiều kịch bản thuê tài
nguyên đồng thời và hiệu quả đó là sử dụng máy ảo. Các máy ảo có một số đặc tính
thích hợp với yêu cầu này. Nếu ta muốn cung cấp phần cứng theo yêu cầu, kỹ thuật ảo
hóa sẽ được sử dụng để phân mảnh một máy tính vật lý thành nhiều máy ảo. Thêm
vào đó, cũng ta còn có thể cung cấp yêu cầu phần mềm bời vì mỗi máy ảo có hệ điều
hành và môi trường phần mềm riêng. Cuối cùng, khả năng tạm treo, phục hồi và di
dời (mà không ảnh hưởng tới các tính toán bên trong) của máy ảo hứa hẹn sẽ cung cấp
tính khả dụng cho nhiều kịch bản khác nhau (chạy nền, đặt chỗ, có deadline, vv).
Tóm lại, nút thắt của vấn đề chính là lease và kỹ thuật ảo hóa. Để hoàn thiện ý

tưởng này cần trải qua 5 bước chính.
Bước 1: Định nghĩa lease.
Bước 2: Sử dụng máy ảo để cung cấp tài nguyên theo yêu cầu; đánh giá một vài
thuật toán lập lịch khai thác khả năng tạm treo, phục hồi, di dời của máy ảo để cung
cấp tài nguyên cho 3 loại lease: chạy nền, đặt chỗ và có deadline.
Tuy nhiên, sử dụng máy ảo cũng phát sinh nhiều vấn đề, đặc biệt là các chi phí
phát sinh có thể ảnh hưởng xấu đến hiệu năng hoạt động. Đáng kể nhất là việc sử
dụng máy ảo với môi trường phần mềm tùy chỉnh phải yêu cầu chuyển các ảnh đĩa lớn
tới máy tính vật lý. Tương tượng như vậy, mặc dù chúng ta có thể tạm dừng máy ảo
của 1 lease để dành tài nguyên cho một lease khác, thao tác này cũng yêu cầu lưu toàn
bộ bộ nhớ và trạng thái vào đĩa cứng trước khi lease mới bắt đầu.

Trang
12

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

Để thuận tiện cho bước đầu nghiên cứu, chúng ta đưa ra 2 giả thiết sau: (A) ảnh
đĩa cho các máy ảo đã được triển khai trên các máy vật lý và (B) chỉ có 1 máy ảo chạy
trên 1 máy vật lý mà thôi. Thêm vào đó, chúng ta cũng giả định rằng (C) một lease
không bao giờ bị từ chối nếu có đủ tài nguyên cho lease đó.
Bước 3: Các giả thiết trên đơn giản hóa việc nghiên cứu bước đầu. Bước tiếp
theo là tìm cách loại bỏ giả thiết (A). Chúng ta sẽ nghiên cứu và lượng giá các chiến

lược chuyển và sử dụng lại ảnh đĩa nhằm đáp ứng thời gian của các lease (ảnh đĩa cần
thiết phải được chuyển tới máy vật lý trước khi lease bắt đầu được chạy) và giảm nhẹ
chi phí của việc triển khai các ảnh đĩa lớn.
Bước 4: Tập trung vào giả thiết (B) nhằm hỗ trợ nhiều máy ảo chạy trên cùng
một máy vật lý. Điều này sẽ ảnh hưởng tới việc tạm treo và phục hồi của các máy ảo,
bởi vì sẽ có nhiều thao tác treo/phục hồi tranh giành thiết bị xuất nhập vật lý.
Bước 5: Cuối cùng, chúng ta sẽ loại bỏ giả thiết (C): cho phép mọi lease miễn là
còn tài nguyên, nhằm hạn chế tối đa việc lãng phí tài nguyên khi nhiều người dùng
yêu cầu nhiều tài nguyên hơn mức cần thiết. Hệ thống mới sẽ cung cấp một cơ chế từ
chối lease khi có tín hiệu rằng tài nguyên đang quá tải.
Đề tài này sử dụng trình mô phỏng Haizea 4. Tất cả các thực nghiệm trong bài
nghiên cứu này đều được chạy bằng Haizea. Đây là một hệ thống mã nguồn mở được
phát triển bởi đại học Chicago dùng để mô phỏng các thuật toán lập lịch hợp đồng
thuê tài nguyên với nhiều tham số cấu hình khác nhau. Haizea còn có thể được nhúng
vào hệ thống quản lý kiến trúc ảo OpenNebula 5 để chạy các thực nghiệm trên hệ thống
máy thực. Tuy nhiên, với khả năng và điều kiện hạn hẹp, đề tài chỉ dừng lại ở mức mô
phỏng.

4
5

Trang
13

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

Tài liệu này trình bày kết quả khảo sát các hệ thống định thời cấp phát tài
nguyên ảo đã có; tìm hiểu và thực nghiệm trên một mô hình mới. Các chương được
phân bố như sau:
PHẦN A: VẤN ĐỀ PHÂN PHỐI TÀI NGUYÊN ĐIỆN TOÁN trình bày
những khái niệm nền tảng; khảo sát cơ chế và phát hiện những vấn đề bất cập trong
các hệ thống phân phối tài nguyên hiện tại.
Trong đó, CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ cung cấp cái nhìn sơ lược và động lực
thực hiện đề tài. CHƯƠNG 2: KHÔNG GIAN LÀM VIỆC ẢO và CHƯƠNG 3:
KỊCH BẢN PHÂN PHỐI TÀI NGUYÊN trình bày các khái niệm, định nghĩa, thuật
ngữ nền tảng nhằm phục vụ cho các khảo sát và đánh giá những hệ thống định thời
cấp phát tài nguyên ảo ở CHƯƠNG 4: CÁC MÔ HÌNH VÀ CHIẾN LƯỢC CẤP
PHÁT TÀI NGUYÊN ĐÃ CÓ. Chương cuối của phần A, CHƯƠNG 5: VẤN ĐỀ
TẬN DỤNG TRONG CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN, đưa ra một vài nhận xét và các
điểm hạn chế cần được khắc phục của những hệ thống kể trên.
PHẦN B: MÔ HÌNH QUẢN TRỊ VÀ PHÂN PHỐI TÀI NGUYÊN MỚI tập
trung vào nghiên cứu một mô hình quản trị và lập lịch tài nguyên mới. Mô hình này
được đại học Chicago, bang Illinois, Hoa Kỳ đưa ra tháng 8 năm 2010 và hiện là một
đề tài được quan tâm rất nhiều trên cộng đồng điện toán. Chương đầu tiên của phần
này, MÔ HÌNH HÓA QUÁ TRÌNH PHÂN PHỐI TÀI NGUYÊN ẢO sẽ đưa ra các
khái niệm hoàn toàn mới, phục vụ cho việc thiết kế mô hình quản lý phân phối tài
nguyên ảo. CHƯƠNG 7: LẬP LỊCH QUÁ TRÌNH CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN SỬ
DỤNG MÁY ẢO là chương quan trọng nhất trong đề tài này, trình bày chiến lược lập
lịch và phân phối tài nguyên mới. Chương 8 của phần này trình bày kết quả thực
nghiệm dựa trên việc chạy mô phỏng trên phần mềm Haizea nhằm đưa ra những kết
quả cải tiến, tối ưu so với những hệ thống trước đó.
PHẦN C: GIỚI THIỆU HAIZEA cung cấp 1 cái nhìn tổng quan về kiến trúc
của trình lập lịch Haizea. Chương này tạo tiền đề cho việc phát triển Haizea theo

hướng mới vừa được đưa ra đầu năm nay (2011) của đại học Melbourne, VIC, Úc.
Trang
14

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

PHẦN D: KẾT LUẬN trình bày lại một cách sơ lược những vấn đề đã tìm hiểu
được và những tồn tại chưa khắc phục được. Đồng thời, chỉ ra hướng phát triển tiếp
theo ở một đề tài quy mô hơn (Đề tài tốt nghiệp).

Trang
15

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

CHƯƠNG 2:

KHÔNG GIAN LÀM VIỆC ẢO
Virtual workspace là môi trường thực thi có thể triển khai trên một grid. Đây là
mô hình tổng quát hơn với trường hợp sử dụng yêu cầu triển khai động và bảo mật
trên môi trường thực thi. Việc triển khai này có thể là động nếu khách hàng cần những
môi trường có thể tạo và hủy theo yêu cầu, và môi trường này cũng cần phải bảo mật
bởi vì cả môi trường phần mềm trong một không gian làm việc và môi trường mà
khách hàng tạo ra, quản lý hay là truy cập đều phải tin cậy được.
Hai tiêu chuẩn của một không gian làm việc là:
Xác định môi trường hay còn gọi là Quality of life: Những không gian làm việc
cung cấp một môi trường thực thi đáp ứng toàn bộ nhu cầu phần mềm từ phía khách
hàng.
Cấp phát tài nguyên hay còn gọi là Quality of Service: Tất cả tài nguyên mà
một không gian làm việc cần để hoạt động chính xác (CPU, RAM, ổ đĩa, băng thông)
cần phải được cung cấp và bảo đảm trong suốt thời gian hoạt động, cho phép thay đổi
yêu cầu hoặc điều kiện khi cần thiết.
Đề xuất về việc tạo ra và quản lý một môi trường thực thi theo yêu cầu không
phải là mới mẻ, có rất nhiều phương pháp để giải quyết vấn đề này, như quản lý cấu
hình bcfg2 (1), hay quản lý gói Pacman (2). Tuy nhiên, các phương pháp này không
đáp ứng đầy đủ cho các tiêu chuẩn. Xét về việc xác định môi trường của một không
gian làm việc, phương pháp quản lý cấu hình lại giới hạn về môi trường phần mềm mà
khách hàng lựa chọn. Còn về cấp phát tài nguyên, triển khai ảnh đĩa cứng đến các
node trong cluster lại yêu cầu phải có thời gian chuẩn bị, và phương pháp quản lý gói
thì mất thời gian khá lâu để cài đặt và cấu hình những gói cần thiết để tạo ra một môi
Trang
ThS Trần Công Tú
16


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

trường phần mềm. Vì thế, việc chuyển đổi môi trường phần mềm thường xuyên không
có hiệu quả về chi phí bởi vì tài nguyên sẽ dành cho cài đặt môi trường phần mềm mới
thay vì đáp ứng nhu cầu điện toán.
2.1. Không gian làm việc ảo dựa trên VM:
Sử dụng công nghệ ảo hóa (3) có tiềm năng đáp ứng lớn cho grid computing.
Figueiredo (4) đã phát họa ra thuận lợi khi sử dụng máy ảo trong grid computing. Cụ
thể là những thuận lợi sau:
Bảo mật và cô lập: Kỹ thuật ảo hóa giúp cô lập những hoạt động trong một VM
so với VM khác chạy trong cùng một máy vật lý. Như vậy, các VM thêm một lớp
khác có khả năng tự hủy do những khách hàng nguy hiểm trước khi ảnh hưởng đến
hoạt động của VM cùng được cấp phát, và trước khi tài nguyên nguyên vẹn vật lý có
thể bị tổn thương. Hơn nữa, một khách hàng còn có thể được đặc quyền quản trị bên
trong VM, vì bất kỳ những hoạt động xâm hại nào cũng chỉ cô lập trong VM chứ
không thể ảnh hưởng đến tầng dưới của máy vật lý được.
Tùy chỉnh môi trường thực thi: VM có thể được tủy chỉnh theo những yêu cầu
phần cứng và phần mềm xác định mà không cần phải khởi động lại node vật lý.
Chuyển đổi từ một môi trường thực thi chỉ cần khởi động một VM mới với môi
trường phần mềm cần thiết đã được cấu hình sẵn trong đó thay vì phải cài đặt môi
trường mới từ một môi trường cũ tạp nham nào đó đã được xóa đi. Việc này giúp
chuyển đổi liên tục giữa các môi trường thực thi với nhau một cách hiệu quả và nhanh
chóng đến từng phút.
Điều chỉnh tài nguyên: VM có khả năng cấp phát tài nguyên có yêu cầu chặt
chẽ được xác định khi tạo ra một VM, nhưng cũng phải thay đổi trong suốt thời gian
chạy VM đó.
Độc lập: VM kết hợp rất lỏng lẻo với những host vật lý, chỉ có một host có trình
giám sát VM đầy đủ và đủ tài nguyên để hỗ trợ thực thi. Điều này giúp VM có thể

được khởi tạo từ nhiều phía, và di dời dễ dàng từ nơi này đến nơi khác.
Trang
17

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

Hai tiêu chuẩn về môi trường và tài nguyên của không gian làm việc ảo có thể
phát triển lên nhờ tận dụng những tiện ích ở trên. Bảo mật, cô lập, và khả năng điều
chỉnh tài nguyên đều có thể ảnh hưởng tích cực đến tiêu chuẩn về chất lượng môi
trường bằng cách đảm bảo không gian làm việc có đủ tài nguyên (CPU, RAM...) để
hỗ trợ thực thi. Khả năng độc lập cũng giúp cải thiện tiêu chuẩn về tài nguyên mở mở
rộng pool của tài nguyên vật lý chạy không gian làm việc nào đó.
Vì vậy, kỹ thuật VM được nhận định là một công cụ tiện ích cho việc phát triển
không gian làm việc ảo. Trong một không gian làm việc ảo dựa trên VM, môi trường
phần mềm khách hàng yêu cầu sẽ được đóng gói trong một máy ảo, và việc cấp phát
tài nguyên thì sẽ cho trình quản lý VM thi hành.
2.2. Triển khai không gian làm việc ảo dùng VM:
Một không gian làm việc ảo dựa trên VM gồm có 2 phần chính: ảnh đĩa VM và
tập tin siêu dữ liệu của không gian làm việc (Hình 2 Không gian làm việc ảo).
Khi triển khai một không gian làm việc ảo dựa trên VM thì sẽ có một hay nhiều
VM được chạy. Để tạo thể hiện cho một VM, cần phải có một ảnh đĩa với một hệ điều
hành và các phần mềm theo yêu cầu khách hàng. Một ảnh đĩa VM bao gồm một hay
nhiều ảnh đĩa chứa từng phần của ảnh đĩa VM yêu cầu. Khách hàng có thể tự cung cấp

ảnh đĩa VM hoặc là chọn một ảnh đĩa thích hợp nào đó từ nhà cung cấp tài nguyên.
Thông tin cấu hình không chứa trong ảnh đĩa VM mà sẽ bỏ vào một tập tin siêu
dữ liệu định dạng XML. Phương pháp này cho phép không gian làm việc có thể miêu
tả dùng ảnh đĩa VM khuôn mẫu, một ảnh đĩa VM có đặc điểm chung có thể sử dụng
lại phần mềm hay công cụ với một mục đích nào đó; nhưng ảnh đĩa khuôn mẫu này sẽ
không chứa thông tin chi tiết về quá trình triển khai mà sẽ chứa trong tập tin siêu dữ
liệu được nối với ảnh đĩa VM lúc chạy để tạo ra một ảnh đĩa thể hiện.

Trang
18

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

Hình 2 Không gian làm việc ảo
Để minh họa cho một ảnh khuôn mẫu và tại sao thông tin trong tập tin siêu dữ
liệu là triển khai độc lập ta hãy phân tích các ví dụ sau:
1. Một khách hàng cần triển khai một không gian làm việc ảo với cluster Open

Science Grid (OSG) gồm 100 node con (trong trường hợp này, ta không cần
quan tâm đến node đầu mà chỉ quan tâm đến các node con). Giả định rằng các
node con chỉ khác nhau về cấu hình mạng, và khách hàng muốn đặc tả địa chỉ
IP phân biệt cho mỗi node con bằng phương pháp thủ công (không phải bằng
kỹ thuật như DHCP). Vì mỗi node con sẽ có một cấu hình mạng khác nhau,

nên khách hàng có thể phải chuẩn bị một 100 ảnh đĩa từ W 1...W100 chỉ khác
nhau về cấu hình mạng. Bằng cách sử dụng ảnh khuôn mẫu và tập tin siêu dữ
liệu thì khách hàng chỉ cần cung cấp duy nhất một ảnh đĩa VM W và một tập
tin siêu dữ liệu mf chứa thông tin cấu hình mạng cho mỗi node con
(conf1...conf100).
2. Khi triển khai không gian làm việc ảo thì sẽ tạo ra những bản copy từ ảnh
khuôn mẫu và nối với từng thông tin cấu trong tập tin siêu dữ liệu để tạo ra
những ảnh thể hiện để chạy (có nghĩa là W(conf100) = W100). Chú ý rằng những

Trang
19

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

ảnh khuôn mẫu có thể sử dụng lại bởi vì một bảng copy của một ảnh khuôn
mẫu có thể sinh ra rất nhiều ảnh thể hiện.
3. Tập tin siêu dữ liệu mf có thể được sử dụng lại cho những lần triển khai sau
trong cluster OSG. Điều này có nghĩa là thông tin cấu hình chứa trong tập tin
siêu dữ liệu là mang tính triển khai độc lập.
4. Nếu sau này có một khách hàng muốn triển khai 150 node cũng dùng ảnh đĩa
W giống như trên thì tập tin siêu dữ liệu không thể sử dụng lại vì chỉ chứa cấu
hình mạng cho 100 node. Để triển khai một không gian làm việc mới, khách
hàng cần tạo ra một tập tin siêu dữ liệu mf' mới chứa thông tin cấu hình của

150 node (conf1...conf150). Cũng giống như vậy, nếu khách hàng muốn triển
khai 100 node nhưng địa chỉ mạng khác nhau được đặc tả trong tập tin mf thì
cũng cần phải có một tập tin siêu dữ liệu khác nữa. Do đó, ta cần phải cân
nhắc rằng bất kỳ thông tin cấu hình này không thay đổi trong quá trình triển
khai thì sẽ là một thông tin triển khai độc lập. Hơn nữa, ví dụ này cũng trình
bày được một ảnh khuôn mẫu được sử dụng lại như thế nào không phải chỉ
một lần (tạo nhiều ảnh thể hiện khác nhau) mà là trong toàn bộ quá trình triển
khai vì tất cả thông tin có thể thay đổi được chứa trong tập tin siêu dữ liệu chứ
không phải là ảnh đĩa VM.

Trang
20

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO
Hình 3: Dịch vụ không gian làm việc ảo

Nói tóm lại, khi triển khai một không gian làm việc ảo thì ta cũng cần phải đặc tả
một yêu cầu triển khai (Hình 2 Không gian làm việc ảo). Yêu cầu này sẽ là một tập tin
XML miêu tả thông tin cấp phát tài nguyên mà không gian làm việc cần, bao gồm yêu
cầu phần cứng và tính sẵn sàng (số RAM và %CPU). Đây phải là một thông tin triển
khai độc lập vì nhu cầu cấp phát tài nguyên thường sẽ biến đổi trong toàn bộ quá trình
hay chỉ trong một lần triển khai.

Trang
21

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

CHƯƠNG 3:
KỊCH BẢN QUẢN TRỊ TÀI NGUYÊN
Sự đa dạng về trường hợp yêu cầu tài nguyên cũng như môi trường trong một
không gian làm việc ảo đã gây tạo nhiều vấn đề cần tìm hiểu cho đề tài này. Ví dụ:
Phòng thí nghiệm ảo: Một trường đại học muốn mở một khóa học về Lập trình
song song nhưng lại không có đủ cluster cho sinh viên chạy các bài tập hay là thí
nghiệm. Trường hợp nếu có một cluster nào đó trong trường thì chưa chắc quản trị
viên cluster đã đồng ý cho các sinh viên của trường có thể điều khiển toàn bộ cluster
trong vài tiếng đồng hồ. Trong trường hợp này, một không gian làm việc ảo có thể
được tạo ra một cách động đúng trong thời gian thí nghiệm của khóa học đó và cung
cấp cho sinh viên môi trường thực thi để có thể làm bài tập được.
Ứng dụng chịu tác động bởi sự kiện: Những ứng dụng yêu cầu một lượng lớn
tài nguyên điện toán khi có sự kiện đến (như nhận được dữ liệu từ một thực nghiệm
nào đó) hoặc là những ứng dụng khẩn cấp (như mô hình hóa tình trạng lũ lụt) cần hệ
thống phải cung cấp tài nguyên tức thì, chiếm lấp bất kỳ những công việc khác đang
diễn ra trên tài nguyên điện toán. Và một không gian làm việc ảo dựa trên VM có thể
đáp ứng nhu cầu về chất lượng tài nguyên cho những ứng dụng chịu tác động bởi sự
kiện này nhờ khả năng cấp phát động tài nguyên và tạm treo phục hồi các điện toán

một cách hoàn hảo.
Công việc khối với yêu cầu khắc khe về phần mềm: Khách hàng cần chạy
công việc khối nhưng yêu cầu đặc tả môi trường phần mềm phải rất chính xác nhưng
quản trị hệ thống không thể luôn sẵn sàng cung cấp được vì hệ thống này cần phải đáp
ứng phần mềm cho tất cả khách hàng của họ nữa. Với trường hợp này, không gian làm

Trang
22

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

việc ảo có thể cung cấp cho khách hàng chính xác môi trường phần mềm cần thiết để
chạy các công việc đó.
Mục tiêu của đề tài là đi đến một mô hình quản trị tài nguyên có thể đáp ứng yêu
cầu trong tất cả các trường hợp sử dụng trên. Cụ thể là phải đáp ứng tính khả dụng
trong tất cả các trường hợp đó. Hệ thống Freeman (5) đã khảo sát ra các giao thức và
phương pháp buộc phải tuân theo các tiêu chí khác về tài nguyên (như CPU và băng
thông mạng) để làm nổi bật những sự tương thuộc có thể nảy sinh ra những tiêu chí về
tài nguên khác nữa.
Trước khi thảo luận về những kịch bản về tính khả dụng khác nhau nảy sinh
trong những trường hợp sử dụng trên, ta hãy đi vào việc phân tích những định nghĩa
sau:
Agreement – sự thỏa thuận: Ta sử dụng định nghĩa do WS-Agreement (6)

cung cấp: “Một agreement định nghĩa một mối quan hệ được tạo ra và quản lý động
giữa hai bên. Đối tượng trong mối quan hệ này là ý kiến về một dịch vụ do một bên đề
xuất trong ngữ cảnh của agreement. Quản lý ý kiến sẽ được chấp thuận dựa trên
những vai trò tương ứng, những quyền và nghĩa vụ của mỗi bên. Agreement có thể chỉ
rõ không những thuộc tính chức năng để nhận định hay tạo ra một dịch vụ, mà còn có
những thuộc tính phi chức năng để hiệu suất hay tính khả dụng. […].” Trong ngữ cảnh
đề tài này, hai bên có nghĩa là bên nhà cung cấp tài nguyên và bên sử dụng tài nguyên
(hay còn gọi là khách hàng). Dịch vụ được nhắc đến như là việc truy cập tài nguyên
điện toán, và ta sẽ tập trung vào đáp ứng những yêu cầu khả dụng mà khách hàng đặc
tả.
Thời gian khả dụng: là khoảng thời gian mà tài nguyên khách hàng yêu cầu
được đảm bảo có thể truy cập được. Thời gian bắt đầu và kết thúc của giai đoạn này
được xác định là lúc một sự kiện bắt đầu và kết thúc, cả hai thời điểm đều thuộc
agreement, và chỉ được theo dõi trong khi agreement hợp lệ.

Trang
23

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

Thời gian thành lập agreement: là lúc mà khách hàng tạo ra agreement với nhà
cung cấp tài nguyên. The period during which the agreement is valid need not start at
this time (an agreement for future use of resources).

Sự kiện: Một sự việc xảy ra có ảnh hưởng đến tính khả dụng. Sự kiện có thể do
trình quản lý tài nguyên cục bộ nhận và xử lý tự động, và không có bất kỳ sự can thiệp
nào của con người nào từ phía nhà cung cấp tài nguyên. Các sự kiện có thể đến bất kỳ
lúc nào nhưng chỉ đảm bảo sẽ được xử lý trong thời gian hợp lệ của agreement. Ví dụ
trong sự kiện gồm có:
-

Yêu cầu phía khách hàng: Khách hàng yêu cầu một cách trực quan thời điểm

-

bắt đầu hay kết thúc khoảng thời gian khả dụng.
Những sự kiện bất đồng bộ: Khách hàng tự định nghĩa một sự kiện bất đồng
bộ (như lúc dữ liệu thực nghiệm đến) mà sẽ làm bắt đầu thời gian khả dụng

-

(bởi vì ta cần tài nguyên điện toán để phân tích dữ liệu thực nghiệm đó).
Sự kiện tính giờ: Là sự kiện xảy ra tại một thời điểm xác định do thiết bị bấm
giờ trình quản lý tài nguyên quản lý gây ra, như thiết bị gởi tín hiệu tại thời
điểm bắt đầu hay kết thúc của khoảng thời gian khả dụng. Một trình lập lịch
sẽ xác định những thời điểm này dựa vào chính sách cục bộ của nhà cung cấp
tài nguyên hay thời điểm trước khi thỏa thuận.

Dựa vào mức độ khắc khe của tính khả dụng mà ta gặp phải những kịch bản về
tính khả dụng khác nhau. Những kịch bản này sẽ được miêu tả trong các thuật ngữ
như “Advance reservation”, “batch submission”, “best-effort scheduling”… Ta sẽ
phân tích từng thuật ngữ một thông qua những định nghĩa sau: (Hình 4: Những kịch
bản về tính khả dụng)

Trang
24

ThS Trần Công Tú


Huỳnh Thị Ngọc Dung
Hồ Nguyên Hãn

TÌM HIỂU CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH THỜI
CẤP PHÁT TÀI NGUYÊN ẢO

Hình 4: Những kịch bản về tính khả dụng
Advance reservation đóng: Tính khả dụng trong trường hợp này phải được xác
định rõ ràng với những vết về thời gian bắt đầu và kết thúc trước khi thỏa thuận trùng
với thời điểm bắt đầu và kết thúc của agreement. Không gian làm việc ảo cho phòng
thí nghiệm ảo là một ví dụ, sẽ có thời điểm bắt đầu và kết thúc xác định (như phòng
thí nghiệm sẽ được dạy từ 2pm đến 4pm).
Advance reservation mở: Với những ứng dụng chịu tác động bởi sự kiện, yêu
cầu khả dụng được định nghĩa lỏng lẻo hơn vì khách hàng chỉ có thể xác định thời
Trang
25

ThS Trần Công Tú