基于云平台的SLA体系结构

孙 亮，陈宏伟

（湖北工业大学计算机学院，湖北 武汉430068）

服务等级协议 SLA（service level agreement，SLA）作为合同的一种，既可以用纸质合同展现出来，也可以通过电子文档来展现。在实际应用中，通常是将SLA中规定的参数写入XML文档中，就可以存入计算机。为了定义SLA合同，需要服务质量QOS（Quality of Service）参数来定义SLA 模版［1］。一般通过QOS参数，建立两者之间的映射规则［2］。这个模版定义了所有的服务参数，也包含了完成合同的细节。不仅需要考虑数据的安全性也要考虑复杂的云计算环境的安全。服务质量QOS在web服务中已经相当成熟，由于QOS在Web服务的整个生命周期中起着相当关键的作用，为了保证Web服务的服务水平，不仅要对服务本身的输入输出、功能、上下文环境等元素进行语义描述，同时还要对Web服务的质量（Quality of Service，QoS）进行本体建模，完成对其语义的描述。

1 面向SaaS的SLA模块框架图

随着科技的高速发展，云计算作为一种全新的网络计算出现了。云计算的定义有很多种说法，它具有强大的计算和存储能力，其连接了大量的网络计算和服务，将这些通过云平台结合起来，对资源的分配使用会更彻底。云计算环境下服务的本质与传统互联网的本质是完全不同的，用户对于服务的期望也是不同的，服务等级协议SLA虽然在web服务端已经非常成熟，但是云服务需要一个不同于web服务的SLA管理框架。但总的来说，SLA的签署都是一个双方博弈的过程。虽然博弈的环境大不相同，但其本质是不变的，一些环境下需要博弈的双方互换位置。在以往的研究中，已有不少基于云平台的SLA管理框架，也提出了不少方法来解决这个问题［3－4］，也有一些文章详细地分析了SLA的参数，但对于如何具体管理没有细说。如何建立云环境下的SLA体系结构，如何对SLA进行管理［5］，使云环境下SLA的签署和管理的研究具有重要的意义［6－7］。本文中，在己有的 CSLA 基本框架图的基础上，提出了关于面向SaaS的SLA模块框架图。

云计算的良好发展，已使业界发生了重大的改变，各种云平台也随之出现，未来这些平台将会提供更多开放并且免费的资源。云平台的资源可分为三层，即IaaS（Infrastructure as aService）层资源，PaaS（Plateform as a Service）层资源和 SaaS（Software as a Service）层资源（图1）。随着云服务的多样化，不同的客户可能共享同一出租商的云资源，出租商提供的不同的云资源可能被同一客户使用，SLA的出现将很好地解决双方的利益问题，它是站在客户与出租商之间的一份服务水平保证。

IaaS层资源包括带宽资源、计算资源、服务资源。IaaS层的资源可以被PaaS层资源调用，从而实现通用支持环境，通用中间件。SaaS层资源实现行业公共服务，行业专业服务等多层次的管理和组合，直接为多用户的服务调用提供应用，满足用户需要（图2）。

图1 CSLA（Cloud Server Level Agreement）基本框架图

图2 面向SaaS的SLA模块框架图

云平台是面向多种云用户的，不同云用户对于服务质量的水平要求各有差异。云平台上的云服务出租商也提供着数量巨大的不同服务质量水平的云服务。通过QOS的参数评估，也可以定义应用的等级，如对于高危用户的防御，对系统的安全性是必要的。用户对云服务进行定制，需要与云服务出租商协商签订SLA以保障服务质量，同时云平台需要对SLA进行监控、评估等管理，并根据评估结果对云资源进行优化。对云平台中虚拟资源的分配优化管理将会提高服务的高效性。不同SLA标准的服务可能提供相同的功能给用户，SLA的自动化管理就显得非常重要。因此，在云平台上实现面向SaaS的SLA管理是保证云平台高效运行的重要一步。

云用户进入云平台后，根据自己的需求可以与云服务出租商之间进行SLA预协商，用户提交特定的QoS参数给QoS服务查询模块进行查询，包括提交待定的QOS参数和匹配QOS模块，通过SLA识别与抽取模块进行SLA抽取识别，反馈给SLA协商模块。生成的SLA协商文档通过SLA查询模块将云用户的需求与本地模型中已有服务的SLA模块进行比较，生成包含了云服务参数的不完全的SLA文档。双方通过反馈SLA文档进行反复协商，直到双方满意，生成最终的SLA文档。SLA监控执行模块会部署与云用户签订好的服务等级协议。

2 SLA的XML本体模型

由IBM提出的WSLA是一种基于XML的可扩展的语言，具有较强的灵活性，是针对Web Service领域的一种规范。使用XML定义SLA的语法模板，所有的元素被定义为XML模式类型，每个元素必须分配一个定义的类型。在XML格式的SLA文档说明书中（图3），各参数有一系列的数据类型和对象属性，这些数据类型和对象属性决定了SLA的特点。

图3 典型的XML格式的SLA文档说明书

定义XML中SLA的参数p的数据类型和对象属性的集合

其中，集合p中的t和vp分别表示SLA的租户和租期，集合sd中的sp表示服务描述参数，slo由集合slap和集合ep组成，集合vh中的pd和ao分别表示违例处理中的谓词和行为。服务等级目标slo（p）＝ ｛slap｜mt，f，op，ms｝∪ ｛ep｜th｝，集合slap为服务等级，其中的mt表示度量尺度，f为功能函数参数，op为操作数，ms表服务测量。集合ep为参数表达式相，kth为参数阈值。f（p）为SLA的外部参数，slo（p）为内部参数。其中用户的输入的文本参数可表示为

则文本参数和SLA的XML参数的相似度ps可以表示为评估文本参数和SLA的XML参数的相似度是非常必要的，因为云端的SLA识别和抽取模块需要从用户的输入参数中提取相关的域，并设定SLA各个域的参数值。上式是SLA识别和抽取模块的核心功能。其首先评估用户输入的文本参数，若该文本参数和SLA的XML模型本体相似度大于一个预先设定的阈值，则将用户的文本参数赋值到相关域中。反之，则向用户返回相关的错误状态，提示用户参数未采纳。

3 结束语

目前云计算已经成为IT行业的研究热点，是未来计算机研究的主要方向，随着云计算相关技术及各个领域的发展成熟，其应用也将多元化。本文分析了云计算与SLA结合的重要性和必然趋势。云计算环境下服务等级协议SLA的研究将会提高服务的安全性和可靠性，本文着力于云服务等级协议的研究，提出了的CSLA协商模型，并阐述了面向SaaS的SLA管理框架。未来的工作目标是实现一个完整的基于SLA的云计算管理框架，后续问题有待于更进一步的深入与完善。

［1］ Alhamad M，Dillon T，Chang E.Conceptual SLA framework for cloud computing［C］.Dubai：2010 4th IEEE International Conference on Digital Ecosystems and Technologies（DEST），2010：606－610.

［2］ Macías M，Guitart J.Client classification policies for SLA negotiation and allocation in shared cloud datacenters［M］.Berlin ：Economics of Grids，Clouds，Systems，and Services，Springer Berlin Heidelberg，2012：90－104.

［3］ Liu D，Kanabar U，Lung C H.A light weight SLA management infrastructure for cloud computing［C］.Reginask：2013 26th Annual IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering（CCECE），2013：1－4.

［4］ Wang M C，Wu X，Zhang W，et al.A conceptual platform of SLA in cloud computing［C］.Sydney，Nsw：2011IEEE Ninth International Conference on Dependable， Autonomic and Secure Computing（DASC），2011：1 131－1 135.

［5］ Morin J，Aubert J，Gateau B.Towards cloud computing SLA risk management：issues and challenges［C］.Maui，HI：2012 45th Hawaii International Conference on System Science（HICSS），2012：5 509－5 514.

［6］ Patel K S，Sarje A K.VM Provisioning method to improve the profit and SLA violation of cloud service providers［C］.Bangalore：2012IEEE International Conference on Cloud Computing in Emerging Markets（CCEM），2012：1－5.

［7］ Chi Y，Moon H J，Hacigumus H，et al.SLA－tree：a framework for efficiently supporting SLA－based decisions in cloud computing［C］.Uppsala，Sweden：ACM Proceedings of the 14th International Conference on Extending Database Technology，2011：129－140.