虚拟系统模式（VSP）模型将云工作负载定义为中间件映像的拓扑。 VSP中间件工作负载拓扑可以具有一个或多个虚拟映像，这些映像称为部分。 工作负载模型中的每个部分都可以配置为静态扩展。 在部署时，IBM Pure Application System（以下称为PureApplication System）将基于部件上的缩放设置创建由多个虚拟机（VSP实例VM节点）组成的VSP实例。 该VSP模型不支持基于缩放政策自动缩放。
缩略语
VSP ：虚拟系统模式 VAP ：虚拟应用程序模式 VM ：虚拟机
本文介绍了如何构建虚拟应用程序模式（VAP）模式类型，该类型用作扩展管理器，以便根据用户定义的策略动态添加和删除VSP实例VM节点。 本文假定您知道如何使用VAP插件开发工具包（VAP PDK）来构建VAP模式类型和插件，并且您熟悉VAP缩放框架。 有关VAP伸缩框架的更多信息，请参阅IBM PureApplication System中虚拟应用程序模式的可伸缩性和弹性 。
创建VAP模式类型以自动缩放VSP实例
以下各节说明如何创建“ VSP Scaling Manager” VAP模式类型。 此VAP模式类型充当管理器，并驱动VSP实例VM节点的自动缩放。 该技术利用了VAP监视和策略框架以及VSP Clone API。 构建此模式类型涉及以下步骤：
创建VAP应用程序模型元数据以捕获VSP实例详细信息。 创建策略对象以定义扩展策略。 创建拓扑模板以将应用程序模型转换为拓扑文档。 创建监视元模型和监视脚本以监视VSP实例。 创建VM节点扩展脚本的VSP实例。
用例
在本文中，我们将使用WebSphere集群VSP作为自动扩展的目标VSP。 如图1所示，WebSphere集群VSP由一个Deployment Manager部分，一个定制节点部分和一个IBM HTTP Server部分组成。 在以下部分中，您将看到如何根据系统的CPU使用量自动缩放自定义节点部分。 您可以使用此技术基于任何用户定义的缩放指标来缩放任何VSP零件。
图1. WebSphere集群VSP
步骤1：创建VAP应用程序模型元数据
要扩展VSP实例的VM节点，您需要以下用户输入：
VSP实例名称 VSP节点部件名称 访问正在运行的实例所需的用户凭据 执行VSP命令行API（部署程序命令行API）所需的用户凭据
需要VSP实例名称和VSP节点部件名称才能唯一标识要缩放的资产。 在我们的WebSphere集群VSP用例中，VSP节点部件名称的值是定制节点，而VSP实例名称的值是已部署的WebSphere集群VSP实例的实例名称。 需要使用实例用户凭据才能在要扩展的VM上执行监视脚本（使用ssh）。 需要运行部署者用户凭据才能运行API以根据监视的值添加或删除VM。
您可以使用VAP组件对象属性从用户那里获得所需的输入。 使用VAP应用程序模型元数据对组件对象属性进行建模。 清单1显示了应用程序模型元数据。 图2显示了虚拟应用程序构建器中显示的这些属性。
清单1. VSP Scaling Manager属性元模型（metadata.json）
{
"id": "vsyscloning",
"type": "component",
"label": "VSys Scaling Manager",
"description": "Example for cloning a virtual system",
"image": "appmodel\/images\/demoapp.png",
"thumbnail": "appmodel\/images\/thumbnail\/demoappl.png",
"attributes": [
{
"id": "CLONENODE",
"type": "string",
"required": true,
"label": "Virtual System Node",
},
{
"id": "CLONEVSYS",
"type": "string",
"required": true,
"label": "Virtual System Instance Name",
},
{
"id": "VSYSPASS",
"type": "string",
"required": true,
"label": "Virtual System password",
"displayType": "password"
},
{
"id": "DEPHOST",
"type": "string",
"required": true,
"label": "Deployer Host Name",
},
{
"id": "DEPUSER",
"type": "string",
"required": true,
"label": "Deployer User Id",
},
{
"id": "DEPPASS",
"type": "string",
"required": true,
"label": "Deployer password",
"displayType": "password"
}
]
}
图2. VSP Scaling Manager属性
步骤2：创建策略对象以定义扩展策略
您将使用VAP策略框架创建VSP自动扩展策略。 VAP策略框架使您可以使用VAP应用程序模型元数据定义策略对象。 有关如何使用VAP应用程序模型元数据定义策略的更多详细信息，请参阅IBM PureApplication System中虚拟应用程序模式的可伸缩性和弹性 。
清单2显示了基于CPU的扩展的策略对象定义。 图3显示了虚拟应用程序构建器中显示的策略。 使用图3所示的策略界面，用户可以创建一个缩放策略，以基于VM CPU使用率来缩放VSP实例VM节点。 默认策略定义（如图3所示）指示系统在CPU使用率大于80％时放大，而在CPU使用率小于10％时缩小。
在我们的WebSphere集群VSP用例中，如果所有定制节点VM的CPU使用率大于80％，则此缩放策略将放大定制节点VM。 如果所有自定义节点VM的CPU使用率小于10％，则按比例缩小。
清单2. VSP Scaling Manager CPU扩展策略对象元模型（metadata.json）
{
"id": "ScalingPolicyofVSys",
"label": "VSys Scaling Policy",
"type": "policy",
"applicableTo": [
"vsyscloning"
],
"thumbnail": "appmodel/images/thumbnail/ClusterPolicy.png",
"image": "appmodel/images/ClusterPolicy.png",
"description": "VSys scaling policy",
"groups": [
{
"category":"Scaling Type",
"id":"CPUVsys",
"label":"CPU Based",
"defaultValue":true,
"attributes":[
"cpuVsys",
"scaleInstanceRange1",
"triggerTime1",
...
],
}
],
"attributes": [
{
"id": "triggerTime1",
"label": "Minimum time (sec) to trigger add/remove",
"type": "number",
"max": 1800,
"min": 30,
"required": true,
"sampleValue": 120,
...
},
{
"id": "scaleInstanceRange1",
"label": "Instance number range of scaling in/out",
"type": "range",
"min": 1,
"max": 10,
"required": true,
"sampleValue": [
1,
10
],
...
},
{
"id":"cpuVsys",
"label":"Scaling in/out when average CPU usage of clustered members is out
of threshold range(#)",
"type":"range",
"displayType": "percentage",
"required":true,
"max":100,
"min":1,
"sampleValue":[
10,
80
],
...
}
]
}
图3. VSP Scaling Manager CPU扩展策略
步骤3：创建拓扑模板以将应用程序模型转换为拓扑文档
PureApplication System IaaS层使用拓扑文档创建VAP实例。 拓扑文档是根据应用程序模型构建的。 该模型是在使用虚拟应用程序构建器创建VAP时由PureApplication System在后台创建的。 您将使用清单3中所示的速度模板将“ VSP Scaling Manager” VAP应用程序模型转换为拓扑文档。 清单3中显示的模板使用以下参数值创建一个名为“ clone”的角色：VSP实例详细信息（通过步骤1捕获）和策略定义（通过步骤2捕获）。 参数值将在“ VSP Scaling Manager” VAP生命周期脚本中使用，以驱动VSP实例缩放。
清单3. VSP Scaling Manager拓扑模板（vsyscloning.vm）
{
#set($spattrs = $provider.getPolicyAttributes($component,
"ScalingPolicyofVSys"))
"vm-templates": [
{
"persistent":false,
"name": "${prefix}-clone",
"roles": [
{
"parms": {
"DEPHOST":"$attributes.DEPHOST",
"DEPUSER":"$attributes.DEPUSER",
"DEPPASS":"$attributes.DEPPASS",
"CLONENODE":"$attributes.CLONENODE",
"CLONEVSYS":"$attributes.CLONEVSYS",
"VSYSPASS":"$attributes.VSYSPASS",
#if_value( $spattrs, "scaleInstanceRange1", '"MININST":
$spattrs.scaleInstanceRange1.get(0),')
#if_value( $spattrs, "scaleInstanceRange1", '"MAXINST":
$spattrs.scaleInstanceRange1.get(1),')
#if_value( $spattrs, "cpuVsys", '"MINCPU": $spattrs.cpuVsys.get(0),')
#if_value( $spattrs, "cpuVsys", '"MAXCPU": $spattrs.cpuVsys.get(1),')
#if_value( $spattrs, "triggerTime1", '"triggerTime":
$spattrs.triggerTime1,')
"isCloned": "FALSE"
},
"type": "SClone",
"name": "clone"
}
],
"packages": ["SClone"]
}
]
}
步骤4：创建监视元模型和脚本
在此步骤中，您将创建必要的资产以监视VSP实例VM节点。 根据监视的值，您将触发缩放策略中定义的VSP实例VM节点缩放。 您将使用VAP监视框架监视VSP实例VM节点。 VAP监视框架触发监视的指标的收集并在VAP控制台中显示监视的指标。 为此，VAP监视器框架希望VAP插件提供以下功能：
用于定义度量标准数据的度量标准元数据（清单4显示了CPU使用率度量标准的度量标准元数据）。 用于从VSP实例VM节点收集指标的脚本（请参阅提供的代码示例中的cpuutil.sh）。 指标元数据和收集脚本注册代码。 清单5显示了将资产注册到框架的maestro API调用。 指标显示元数据以图形方式显示收集的指标。 清单6显示了用于显示VSP实例VM节点CPU指标的显示元数据。
清单4. VSP CPU指标的指标元数据（cpuvsyscollector.json）
{
"version":1,
"update_interval": 60,
"category":[
"cpuvsys"
],
"metadata":[
{
"cpuvsys":{
"update_interval":60,
"metrics":[
{
"attribute_name":"cpuVsys",
"metric_name":"cpuVsys",
"metric_type":"COUNTER"
}
]
}
}
]
}
清单5.注册指标收集器（configure.py）
#Register cpu vsys collector
maestro.monitorAgent.register('{\
"node":"%s",\
"role":"%s",\
"collector":"com.ibm.maestro.monitor.collector.script",\
"config":{\
"metafile":"/home/virtuser/collectors/cpuvsyscollector.json",\
"executable":"/home/virtuser/collectors/cpuutil.sh",\
"arguments":"%s",\
"validRC":"0",\
"workdir":"/tmp",\
"timeout":"120"}}' % (nodeName,roleName,arguments));
清单6.监控器指标显示元数据（monitoring_ui.json）
[
{
"version":2,
"category":"cpuvsys",
"label":"CPU Usage",
"displayRoles": ["SClone"],
"displays":[
{
"label":"CPU Usage of Virtual System Instance Node",
"monitorType":"HistoricalNumber",
"chartType":"Lines",
"metrics":[
{
"attributeName":"cpuVsys",
"label":"Used Percentage"
}
]
}
]
}
]
缩放和监视脚本
在本节中，我们将深入介绍监视和扩展脚本（请参阅提供的代码示例中的cpuutil.sh）。 该脚本执行以下任务：
该脚本检索VSP实例VM节点的CPU利用率。 在我们的用例中，脚本获取WebSphere VSP定制节点实例的CPU利用率。 如果检索到的值大于策略中指定的值，则将创建新的VSP实例VM节点，直到达到策略中定义的最大值。 在我们的用例中，如果定制节点实例的CPU使用率大于80，那么将创建新的WebSphere VSP定制节点，直到存在10个这样的节点。 如果检索到的值小于策略中指定的值，则将删除除策略中指定的最小数目以外的所有节点。 在我们使用的情况下，如果自定义节点实例CPU使用率低于10，所有除两个WebSphere VSP定制节点，将被删除。 最后，脚本将度量标准数据返回到VAP监视框架，以显示在部署控制台中。
该脚本由监视框架定期触发。 触发间隔基于监视器元数据中定义的update_interval参数值（请参见清单4 ）。 在此脚本中，我们实质上是通过短接VAP监视框架来触发VSP实例VM节点上的扩展。 在下一节中，您将看到如何使用VSP克隆和删除API添加或删除VSP实例VM节点。
步骤5：创建VSP实例VM节点扩展脚本
您将使用Python脚本添加或删除VSP实例VM节点。 Python脚本由监视脚本cpuutil.sh使用PureApplication System部署程序命令行实用程序触发。 清单7和清单8显示了添加VSP实例VM节点并删除VSP实例VM节点的Python脚本。 这些脚本使用VSP虚拟系统对象，虚拟机对象及其克隆。 他们还删除了用于放大和缩小VSP实例VM节点的方法。
清单7.添加新的VSP部件VM的脚本
#This python script is used to clone one new node (of type cloneNode)
#belonging to Vsys instance cloneVSys.
#No new node will be created if max is reached.
import os
import sys
cloneNode=sys.argv[1]
cloneVSys=sys.argv[2]
max=sys.argv[3]
#function to check if the maximum clone limit is reached
def isMax(max, system, cloneNode):
current=0
vms=system.virtualmachines
for vm in vms:
vmpartname= vm.patternpart.partCaption
vmstatus = vm.currentstatus
if(vmpartname == cloneNode and vmstatus == "RM01006"):
current+=1
if(current < max):
return "False"
else:
return "True"
#Get the input virtual system instance.
allsystems=deployer.virtualsystems.list({'name':cloneVSys})
found='False'
for system in allsystems:
vsysname=system.name
vsysstatus = system.currentstatus
print "SysName:" + vsysname + " SysStatus:" + vsysstatus
if(vsysstatus == "RM01006" or vsysstatus == "RM01070"):
#Get all the running virtual machines
vms=system.virtualmachines
for vm in vms:
vmpartname= vm.patternpart.partCaption
vmstatus = vm.currentstatus
print "VMName:" + vmpartname + " VMStatus:" + vmstatus
if(vmpartname == cloneNode and vmstatus == "RM01006"):
found='True'
#If max limit not reached then clone.
isMaximum = isMax(int(max), system, cloneNode)
if(isMaximum == 'False'):
print "Clone started"
vm.clone()
break
if(found=='True'):
break
清单8.删除VSP部件VM的脚本
#This python script is used to release all the nodes (of type cloneNode)
#belonging to Vsys instance cloneVSys.
#No nodes are released if min specified is reached.
import os
import sys
cloneNode=sys.argv[1]
cloneVSys=sys.argv[2]
min=int(sys.argv[3])
#Check if minimum number of nodes reached.
def isMin(min, system, cloneNode):
current=0
vms=system.virtualmachines
for vm in vms:
vmpartname= vm.patternpart.partCaption
vmstatus = vm.currentstatus
if(vmpartname == cloneNode and vmstatus == "RM01006"):
current+=1
if(current > min):
return "False"
else:
return "True"
#Get the input virtual system instance.
allsystems=deployer.virtualsystems.list({'name':cloneVSys})
found='False'
for system in allsystems:
vsysname=system.name
vsysstatus = system.currentstatus
print "SysName:" + vsysname + " SysStatus:" + vsysstatus
if(vsysstatus == "RM01006" or vsysstatus == "RM01070"):
#Get all the running virtual machines
vms=system.virtualmachines
for vm in vms:
vmpartname= vm.patternpart.partCaption
vmstatus = vm.currentstatus
print "VMName:" + vmpartname + " VMStatus:" + vmstatus
if(vmpartname == cloneNode and vmstatus == "RM01006"):
found='True'
#Delete till minimum specified is reached.
isMinimum = isMin(int(min), system, cloneNode)
if(isMinimum == 'True'):
break
else:
print "delete started"
vm.delete()
if(found=='True'):
break
在以上五个步骤中，您基本上执行了以下操作：
使用VAP策略对象定义用户定义的扩展策略。 使用VAP监视框架触发VSP实例VM监视，并基于监视的指标触发VSP实例VM的动态自动扩展。 使用VSP命令API提供的克隆和删除方法来创建新的VSP实例VM节点或删除现有的VSP实例VM节点。
测试用例
在本部分中，您将看到如何测试WebSphere Cluster定制节点扩展用例。 为了测试用例，首先需要创建WebSphere Cluster VSP的实例。 图4显示了WebSphere Cluster VSP实例。 您还必须创建VAP模式类型来驱动VSP缩放。 本文随附的示例代码具有VAP模式类型（vsysscalingmgr），您可以将其导入PureApplication System环境中以驱动VSP扩展。 导入后，您可以使用虚拟应用程序构建器创建新的VAP并部署新创建的VAP。
图4. WebSphere Cluster VSP实例
图5显示了虚拟应用程序构建器中的WebSphere Cluster Scaling Manager VAP。
图5. WebSphere Cluster Scaling Manager模式
部署模式后，可以使用以下步骤模拟缩放：
登录到Deployment Manager控制台。 在现有节点上创建新服务器，然后在该节点上执行完全重新同步或执行某些其他操作，从而增加自定义节点上的CPU利用率。 或者，您可以通过取消注释监视脚本cpuutil.sh中清单9中所示的行的注释来对VSP实例自定义节点的伸缩进行单元测试。 这将为脚本中的后续任务提供一个虚拟值85作为CPU使用率。 要缩小比例，您可以注释掉未注释的行。
清单9.取消注释的行以测试VSP Scaling Manager模式
cpuval=$(ssh -i $DIR_NAME/key -o StrictHostKeyChecking=no $ADMIN_NAME@$i "top -b -d1 -n2
| grep -i \"Cpu(s)\" | cut -d ',' -f1 | awk '{print \$2}' | cut -d '%' -f1 | sed -n 2p")
#To unit test clone un-comment the following line. After cloning to unit-test delete
#comment this line.
#cpuval=85
#end unit test un-comment
echo "cpu value is "$cpuval >> /home/virtuser/collectors/scaling.log
图6显示了VAP控制台中的监视用户界面。 这将显示VSP实例节点自定义节点的CPU使用率。 请注意，当使用清单9中描述的方法对模式类型进行单元测试时，图形会飙升至85％，然后回落至2％。
图6.虚拟系统实例节点的CPU使用率
图7显示了自定义节点实例的添加。 当所有定制节点实例的CPU使用率超过80％时，将创建新的WebSphere VSP定制节点，直到达到最多10个节点为止。 当所有自定义节点实例的CPU使用率降至10％以下时，将删除除两个自定义节点实例之外的所有实例。
图7. WebSphere VSP定制节点缩放
结论
在本文中，您学习了如何创建VAP模式类型以驱动用户定义的VAP实例VM节点的自动缩放。 使用此技术，您可以使用用户定义的扩展策略自动扩展VSP实例VM节点，而对VSP的更改很少或没有更改。 此外，您可以使用VAP仪表板监视VSP实例指标。 该技术的缺点是要求用户输入VSP实例VM的用户凭据，并且只有有权使用VSP实例的PureApplication System用户才能部署VAP Scaling Manager实例。 否则，部署者CLI将无权添加或删除节点。
翻译自: https://www.ibm.com/developerworks/cloud/library/cl-ps-aim1310-autoscaling/index.html
相关资源：专家系统CLips案例源码
