[發(fā)明專利]一種能耗約束的虛擬機博弈重放置方法

有效

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• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103677960B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 郭良敏;羅永龍;王濤春;陳付龍;左開中;孫麗萍
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/50
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權代理有限公司34107
• 代理人: 馬榮

技術領域

本發(fā)明涉及一種在云數(shù)據(jù)中心中能耗約束的虛擬機博弈重放置方法，屬于計算機網(wǎng)絡技術領域。

背景技術

隨著云計算技術的快速發(fā)展，企業(yè)或單位信息化的應用在不斷增多，服務要求在不斷提高，利用虛擬化技術構建可自由伸縮、按需分配的虛擬資源池，已成為眾多企業(yè)的迫切需求。在用戶需求的不斷驅使下，云環(huán)境數(shù)據(jù)中心中的虛擬機規(guī)模在不斷擴大，對虛擬機的資源調度技術提出了新的挑戰(zhàn)。在大規(guī)模虛擬機集群中，虛擬機數(shù)目和虛擬機的負載會隨用戶需求而經(jīng)常發(fā)生變化。當物理節(jié)點上運行的多個或所有虛擬機都在執(zhí)行計算任務時，極有可能產(chǎn)生資源爭用的情況，增加了任務的執(zhí)行時間、降低了服務質量。與此同時，有些物理節(jié)點處于負載比較低或空閑的狀態(tài)或單一資源使用密集型，其上的各類資源或某類資源并沒有得到充分利用。另外，當物理節(jié)點上運行的虛擬機沒有執(zhí)行計算任務時，計算資源仍被運行著的虛擬機占用，使其他執(zhí)行計算任務的虛擬機無法使用緊缺的計算資源。若采用靜態(tài)的資源管理常常會使虛擬機產(chǎn)生資源浪費或不足的情況，而人工的動態(tài)資源調度又會有明顯的滯后性。因此，如何有效解決用戶需求的不斷變化所產(chǎn)生的資源浪費或不足問題，如高負載物理節(jié)點的資源不夠用、低負載物理節(jié)點的資源得不到充分利用，是當前資源調度技術亟待解決的重要問題之一。

發(fā)明內容

針對以上現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明提出一種在云環(huán)境數(shù)據(jù)中心中能耗約束的虛擬機博弈重放置方法，基于博弈和灰色預測理論，以緩解物理節(jié)點資源不夠用或資源利用不充分的狀況，并盡可能地節(jié)約能耗。

本發(fā)明的技術方案：一種能耗約束的虛擬機博弈重放置方法，該方法包括以下步驟：步驟一，將所有物理節(jié)點按所承載的虛擬機數(shù)量升序排列，把已承載虛擬機的數(shù)量小于臨界值λ的物理節(jié)點放到集合R₁中，把已承載虛擬機的數(shù)量小于安全閾值Θ且大于臨界值λ的物理節(jié)點放到集合R₂中，大于安全閾值Θ的物理節(jié)點放到集合R₃中；步驟二，計算R₃中物理節(jié)點上的CPU、內存、網(wǎng)絡的未來負載值u_cpu,u_mem,u_net；步驟三，將R₃中不在進行虛擬機遷移的物理節(jié)點p_i按CPU、內存、網(wǎng)絡的未來負載狀況分成三組：高負載組Group_high、負載不均衡組Group_imbalance和負載正常組Group_normal，若則p_i∈Group_high，若則p_i∈Group_imbalance，否則，p_i∈Group_normal，其中，Ω_cpu,Ω_mem,Ω_net分別表示單個物理節(jié)點中CPU、內存、網(wǎng)絡資源的負載上界；步驟四，根據(jù)源物理節(jié)點所屬的節(jié)點集合，對目的物理節(jié)點的選擇進行預處理，選擇符合條件且的物理節(jié)點，從而獲得適合每個待遷虛擬機重放置的目的物理節(jié)點候選集s₁,s₂,...,s_i,...,s_z，其中，z為待遷虛擬機數(shù)量，z個待遷虛擬機分別為v₁,v₂,...,v_i,...,v_z；步驟五，通過能耗算法計算每個待遷虛擬機重放置到對應候選集中各節(jié)點的能耗變化量△E_v，設使得虛擬機v_i對應的最大的物理節(jié)點為p_i，若p_j與p_i均不相同，其中j=1,2,...,i-1,i+1,...,z，則將v_i直接放置到目的物理節(jié)點p_i上，若有多個虛擬機對應的能耗變化量最大的物理節(jié)點相同，通過以整體能耗最優(yōu)為目標的博弈算法選出待遷虛擬機所對應的目的物理節(jié)點，并將虛擬機重放置到該物理節(jié)點上。

上述方法中所述步驟二利用灰色預測理論中的無偏GM（1，1）模型進行計算，對原始序列的獲取做了進一步細化，其中表示第i個較短時間內的負載測量值，具體做法為：對每個時間段內的負載進行k次測量若k次測量的數(shù)據(jù)近似服從正態(tài)分布，利用t檢驗法對k次測量數(shù)據(jù)進行誤差數(shù)據(jù)的剔除，把留下的測量數(shù)據(jù)的算術平均值作為該時間段內的負載測量值。