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1、基于Google App Engine的云计算内部性能测量摘要随着网络应用的日渐丰富和网络技术的飞速发展，云计算已经越来越成为现今网络业务部署时的首选，云计算平台具有虚拟化、性能高、部署灵活而弹性大等特点，但作为一个新生事物，云计算的性能尤其是内部性能是否达到供应商宣称的指标，和传统的主机相比差异如何已经是摆在人们面前的重要课题，因此本文根据云计算和云平台的特点，设计并实现了针对云计算内部性能包括计算能力及边界、缓存机制和抖动的测量方法，并给出了测量结果。另外本文还给出了针对云计算和云平台的测量在测量方法学上的建议和结论。关键字：云计算；GAE；网络测量AbstractAs a develop
2、ing application of network, cloud computing has a growing priority in network application deployment with its characteristics of high virtualization, performance, and flexibility. However, this new application is also challenging the provider by its service standard, especially when users try to com
3、pare with traditional services. Therefore, the measurement of cloud computing becomes a new topic in network measurement. This article utilizes Google App Engine to implement several tests on cloud platform, including computing performance, computing limitation, cache, jitter and etc. Also it discus
4、ses the distinction of measurement methodology on cloud computing and cloud platform.Keyword：Cloud computing；GAE；network measurement1前言云计算（Cloud Computing）是一种新兴的商业计算模型，是并行处理，分布式处理和网格计算的发展或者说是这些计算机科学概念的商业实现，云计算可以利用自身优势提供传统计算模型所不能或者较难提供的高效、大规模、高灵活的服务。但是云计算服务提供以及服务资源本身的研究、实践尚处于发展阶段，多数研究成果是基于传统应用的改进或者仅能
5、解决云计算技术的一小部分问题，平台的性能和可靠性有待检验。虽然当前有一些对现有知名云平台的测试，但是都是针对单个平台本身的性能分析或者是多个平台之间的性能比较，尚未有将云平台和单机对比的测试，而这方面正是本文的出发点。由此，本文提出了基于客户端的对Google App Engine的云计算内部性能的测量办法，首先确定了针对计算力在网络条件下的性能表现，具体为计算能力及边界，缓存机制和抖动这三项测量内容，从而帮助客户判断，相较于部署于单独主机上的情况而言，将业务迁移到云平台下是否有价值。根据这样测量内容和测量目标，本文采取了基于客户端发起，部署业务配合计时器的测量方式，通过提交复杂计算任务以及多
6、次数、多时间段的测量，从而得到最终的测量结果。本文的内容安排如下：第二节介绍云计算的发展与现状，由此提出测量的主要目的和方向，然后再第三节具体给出针对Google App Engine的性能测量方案，包括测量的内容与测量目标，并介绍了具体测量方式。第四节给出测量结果的分析，包括针对计算能力、缓存能力和抖动方面的结果，最后给出整个测量的一个最终结论，第五节则对本文进行了一下总结并对将来的工作进行了展望。2云计算的发展与现状2.1云计算的概念云计算（Cloud Computing）是一种新兴的商业计算模型，是并行处理，分布式处理和网格计算的发展或者说是这些计算机科学概念的商业实现。它将计算任务分布
7、在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力，存储空间和各种应用服务。其核心是数据中心，硬件是普通的符合工业标准的服务器，这些服务器由大型数据处理中心管理，数据中心按客户的需要分配计算资源，可以达到域超级计算机同样的效果。对于企业和个人用户而言，他们可以极低的成本投入获取较高的计算能力，从而节省了购买硬件设备，设备保养及升级的支出。可以看出，“云”即网络中各种资源，“计算”则是能力，包括信息处理，存储，检索和交互等，从技术层面看，云计算最核心的技术是虚拟化，将网络上的硬件资源整合成网络的服务能力。从服务层面看，云计算是一种新的商务模式，服务商利用虚拟化技术为用户提供优质价廉
8、的专业化，估摸化的信息服务。从应用层面看，云计算是一种新的应用体验，用户就像用水电般使用互联网服务，像在银行存钱般在网络上存储自己的信息。近些年来云计算技术吸引了很多的注意。传媒、IT界和科技界都对它表示了极大的兴趣并抱有肯定的态度,因为它能够极大地发挥网络资源的价值。2008年5月MerrillLynch1曾做过估计,云计算给商业应用带来的成本收益可达35倍,而对客户应用甚至可超过5倍。2008年6月Gartner2新闻稿声称,“云计算的影响将不亚于电子商务”。对于云计算重要性和影响的这种肯定态度,使其市场前景变得非常的乐观。2008年10月, IDC曾预言,到2012年对云计算的投入将翻3
9、番,达到420亿美元;它还报道说,在当前这种经济下滑时代,云计算的成本收益将会引起更多的关注3。云计算的这种积极的市场前景,让人感到它将成为通向绿色IT的基本途径。2.2云计算的相关应用现状云平台屏蔽了底层的软硬件实现细节，并且提供链接服务的标准接口，使得所有连接Internet的用户都可以方便的接入云平台使用计算资源。目前已实现的云计算平台都符合云计算的基本技术框架，但是各个公司的侧重点又有所不同。大致可以分为三类：基于虚拟技术停工底层基础资源服务；统合云计算平台内部资源提供功能特化的上层服务资源；统合平台内部的基础资源，提供基于网络服务的计算平台。但是无论基于何种目标，云计算平台都应具备以
10、下三个特点：（1）用户不必关心平台底层的实现。用户使用平台，或者使用云平台发布第三方应用的开发者都不必理解云内部的细节，他们只需要调用平台提供的借口就可以再云平台中完成自己的工作。（2）云平台非常灵活，其规模可以按照实际需求进行调节。利用虚拟化技术，云平台提供商可以实现按需提供服务，这一方面降低了云的成本，另一方面保证了用户的需求得到满足。（3）云平台基于大规模的数据中心或者网格，因此云平台可以提供高性能的计算服务，并且对于云用户，云的资源几乎是无限的。目前较为著名的云计算平台有以下几个：l Microsoft Azure PlatformMicrosoft Azure Platform4提供
11、了托管云服务需要的所有功能，包括运行时环境，如Web服务器、计算服务、基础存储、队列、管理服务和负载均衡，Windows Azure也为开发人员提供了本地开发网络，在部署到云之前，可以在本地构建和测试服务，Windows Azure的三个核心服务分别是计算(Compute)、存储(Storage)和管理(Management)。计算：计算服务在64位Windows Server 2008平台上由Hyper-V支持提供可扩展的托管服务，这个平台是虚拟化的，可根据需要动态调整。存储：Windows Azure支持三种类型的存储，分别是Table，Blob和Queue。它们支持通过REST API直
12、接访问。注意Windows Azure Table和传统的关系数据库Table有着本质的区别，它有独立的数据模型，Table通常用来存储TB级高可用数据，如电子商务网站的用户配置数据，Blob通常用来存储大型二进制数据，如视频，图片和音乐，每个Blob最大支持存储50GB数据，Queue是连接服务和应用程序的异步通信信道，Queue可以在一个Windows Azure实例内使用，也可以跨多个Windows Azure实例使用，Queue基础设施支持无限数量的消息，但每条消息的大小不能超过8KB。任何有权访问云存储的帐户都可以访问Table，Blob和Queue。管理：包括虚拟机授权，在虚拟机上
13、部署服务，配置虚拟交换机和路由器，负载均衡等。Windows Azure Platform的主要用途是：(1)给现有打包应用程序增加Web服务功能;(2)用最少的资源构建、修改和分发应用程序到Web上;(3)执行服务，如大容量存储，批处理操作，高强度计算等;(4)快速创建、测试、调试和分发Web服务;(5)降低构建和扩展资源的成本和风险;(6)减少IT管理工作和成本。l Amazon Elastic Compute Cloud (EC2)EC25用户可以通过简单的网络服务接口使用或者配置资源，将其申请的资源作为网络虚拟机完全的控制。这种申请资源并且启动新服务实例的时间间隔将达到分钟级别，这意味
14、着EC2可以迅速满足用户的请求，并且以细粒度分析用户的使用情况。无论是扩展规模还是减少规模，系统都可以满足。从技术架构上来说，EC2生成提供了一个真正完全虚拟化的计算环境，只要用户申请资源，EC2就可以提供可以符合多种系统需求的计算环境以及响应的资源。但其主要技术层面在虚拟化层面，其提供的服务是利用虚拟化技术提供的基础实施服务资源，如存储、虚拟机等。EC2特点包括如下3点：(1)弹性。所谓弹性计算云，其首要的优势当然是可以提供弹性的计算能力。所谓弹性就是指在用户的需求增加或者减少时，可以迅速的满足用户在计算规模上要求的变化。(2)灵活。EC2提供的平台是底层资源，而用户在其上运行何种操作系统、
15、何种应用的都是很灵活的。通过配置内存、CPU以及实例的存储用户可以为各种环境配置出合适的平台。(3)可靠。EC2对于运行的实例都提供可以在出问题是快速替换的备用实例。实例运行的环境非常可靠，EC2的服务级别协议对于所有的地区都有99.95%的保证。l Google App EngineGoogle App Engine6提供了一个强大的分布式数据存储服务，其中包含查询引擎和事务功能。就像分布式网络服务器随访问量增加一样，该分布式数据存储区也会随数据而增加。可让用户在 Google 的基础架构上运行网络应用程序。App Engine 应用程序易于构建和维护，并可根据用户的访问量和数据存储需要的增
16、长轻松扩展。使Google App Engine将不再需要维护服务器，只需上传您的应用程序，它便可立即为用户提供服务。在 App Engine 中，用户只需为使用的资源付费。没有设置成本，也没有重复的费用。用户的应用程序使用的资源，如存储空间和带宽以千兆字节衡量，并以有竞争力的费率收费。用户可以控制自己应用程序可以消费的最大资源量，使其一直保持在预算范围内。可以免费开始使用 App Engine。所有应用程序都可以使用多达 500 MB 的存储空间，以及可支持每月约 500 万页面浏览量的足够的 CPU 和带宽，完全免费。用户给应用程序启用付费后，用户的免费配额将提高，用户只需为使用的超过免费水平的资源付费。App Engine 包括以下功能：(1)动态网络服务，提供对常用网络技术的完全支持;(2)持久存储空间，支持查询、分类和事务;(3)自动扩展和负载平衡;(4
