[發(fā)明專利]一種彈性云計算平臺下工作負(fù)載的調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210048342.1
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102611622A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹軍威;張帆
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L29/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)性能優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種彈性云計算平臺下工作負(fù)載的調(diào)度方法。

背景技術(shù)

彈性(Elasticity)即使用云計算系統(tǒng)中各類資源時的自由伸縮性，是云計算技術(shù)中公認(rèn)的從資源利用角度最重要的特點之一。顧名思義，彈性的主要特征是可大可小、可增可減的利用計算資源。加州大學(xué)伯克利分校在2009年發(fā)布的云計算技術(shù)報告被公認(rèn)為學(xué)術(shù)界定義云計算的白皮書，其中對彈性的概念進(jìn)行了多次論述。彈性的主要目的是用戶在選擇云計算平臺時不必?fù)?dān)心資源的過渡供給導(dǎo)致額外的使用開銷，亦不必?fù)?dān)心資源的供給不足導(dǎo)致應(yīng)用程序不能很好的運(yùn)行和滿足客戶需要，所有資源將以自適應(yīng)伸縮的方式來提供。這種自適應(yīng)伸縮性表現(xiàn)在資源的實時、動態(tài)和按需供給上，即隨著任務(wù)負(fù)載和用戶請求的大小來彈性的調(diào)整資源的配置。

從國際最大的公有云計算服務(wù)提供商Amazon提供的產(chǎn)品來說，具有核心戰(zhàn)略意義的EC2(Elastic?Compute?Cloud)即以“彈性”二字冠名，其意義是讓云計算平臺具有充分自如的可升縮性和可擴(kuò)展性，而EC2正是本文實驗采用的計算環(huán)境之一。繼EC2平臺的推出以后，其相繼推出了基于云計算的Elastic?MapReduce編程模型，Elastic?Beanstalk創(chuàng)建可伸縮的應(yīng)用和Elastic?Cache緩存管理接口。可見Elastic對于云計算本身而言不僅是一種特征，也定義了一種趨勢，未來對于云計算的理解將會直接和其可伸縮性即彈性銜接起來。

虛擬化技術(shù)使得彈性的概念在云計算領(lǐng)域成為必不可少的優(yōu)勢。傳統(tǒng)分布式計算中雖然也能在一定程度上通過物理資源的復(fù)用重組和調(diào)度實現(xiàn)彈性的特征，但是其對于彈性的利用程度遠(yuǎn)沒有虛擬化中所構(gòu)建的虛擬資源一般靈活。云計算所按需構(gòu)建任意數(shù)量的虛擬機(jī)；按需將其配置具有指定大小的物理資源；按需將其調(diào)度入資源池由監(jiān)控器(Hypervisor)進(jìn)行統(tǒng)一的部署和管理；按需將其撤銷以最大化資源的利用；按需將虛擬機(jī)遷移到指定的物理設(shè)備和虛擬設(shè)備之上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全和資源的整合。所有這些都給彈性帶來了極大的便利與成功，標(biāo)志了云計算平臺的重要特性。

雖然虛擬化能夠整合并最大化計算資源的使用，但是如何最有效利用龐大的數(shù)據(jù)中心所構(gòu)建的物理資源池便成為彈性云計算平臺最為關(guān)注的方面之一，也是“彈性”作為重要的科學(xué)問題引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界重視的理由。具體而言，彈性問題的解決需要研究如下兩個具體方面：

其一，虛擬資源何時供給問題。一般而言，彈性云計算平臺的資源供給方式是動態(tài)和運(yùn)行期供給。即隨著負(fù)載大小變化在不中斷所服務(wù)的同時動態(tài)增加和減少虛擬資源。于是何時供給資源的問題就顯得尤為重要，其體現(xiàn)了彈性云計算平臺有效性問題。當(dāng)然本問題受制于云計算本身的特點和負(fù)載變化的情況會有不同。

其二，虛擬資源如何供應(yīng)問題。在每個供給階段，如何配置和構(gòu)建合適數(shù)量的虛擬機(jī)以最大化資源利用率并節(jié)省用戶的資源使用成本也是關(guān)鍵的研究問題之一。Amazon?EC2中提供了用戶自定義增減虛擬資源的接口。譬如CPU在過去一段時間如其利用率高于指定閾值則增加指定數(shù)量和配置的虛擬機(jī)，以此達(dá)到彈性的目的。但是對于高效云計算平臺來說，用戶一般而言是不可也不必直接干預(yù)資源本身的，所有與供給相關(guān)的任務(wù)都應(yīng)該由云服務(wù)提供商來完成。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述背景技術(shù)中提到云計算系統(tǒng)中虛擬資源不能根據(jù)負(fù)載自適應(yīng)調(diào)整供給方法等不足，本發(fā)明提出了一種彈性云計算平臺下工作負(fù)載的調(diào)度方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種彈性云計算平臺下工作負(fù)載的調(diào)度方法，其特征是該方法包括以下步驟：

步驟1：初始化虛擬機(jī)和任務(wù)，根據(jù)任務(wù)之間的相對負(fù)載對虛擬機(jī)進(jìn)行組合；

步驟2：將所有任務(wù)的總執(zhí)行時間平均分成設(shè)定個調(diào)度階段，調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前任務(wù)的工作負(fù)載計算出最優(yōu)的調(diào)度策略；

步驟3：若在任一設(shè)定個調(diào)度階段內(nèi)，當(dāng)任務(wù)的工作負(fù)載的相似性小于第一設(shè)定閾值時，則將該調(diào)度階段等分為兩個調(diào)度階段；若等分得到的兩個調(diào)度階段中仍然有任務(wù)的工作負(fù)載的相似性小于第一設(shè)定閾值的調(diào)度階段，則繼續(xù)對調(diào)度階段兩等分，直到對調(diào)度階段等分的次數(shù)達(dá)到設(shè)定數(shù)量，得到第一調(diào)度階段序列；

步驟4：在步驟3的基礎(chǔ)上，若第一調(diào)度階段序列中任意兩個相鄰的調(diào)度階段的任務(wù)的工作負(fù)載的相似性大于第二設(shè)定閾值，則將當(dāng)前的兩個相鄰的調(diào)度階段合為一個調(diào)度階段，若合并后仍然存在任務(wù)的工作負(fù)載的相似性大于設(shè)定的閾值的兩個相鄰的調(diào)度階段，則繼續(xù)合并；若合并后得到的調(diào)度階段大于設(shè)定長度，則停止合并，得到第二調(diào)度階段序列；