[發(fā)明專利]IaaS云可變規(guī)模資源池管理方法、裝置和服務(wù)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410188323.8
• 申請(qǐng)日: 2014-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN104063282B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洪揚(yáng);夏云霓;譚剛;傅宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司客戶服務(wù)中心
• 主分類號(hào): G06F9/50
• 分類號(hào): G06F9/50;H04L29/08
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙)51227
• 代理人: 周永宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于云計(jì)算的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是面向云計(jì)算運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)資源調(diào)度和控制優(yōu)化的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

云計(jì)算是指將任務(wù)分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，使用云計(jì)算平臺(tái)、通過網(wǎng)絡(luò)為用戶提供信息服務(wù)的計(jì)算模式。相對(duì)于傳統(tǒng)的軟件形態(tài)，云計(jì)算具有松散耦合、隨需應(yīng)變、成本可控、資源虛擬、異構(gòu)協(xié)同等顯著的優(yōu)勢(shì)，使其更適應(yīng)現(xiàn)今的電子商務(wù)、柔性制造、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用。云計(jì)算包含兩個(gè)方面的含義：一個(gè)方面是底層構(gòu)建的云計(jì)算平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施，是用來構(gòu)建上層應(yīng)用程序的基礎(chǔ)；另一方面的含義是構(gòu)建在這個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)之上的云計(jì)算應(yīng)用程序。云計(jì)算按照服務(wù)類型可分為三類：將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)(IaaS，Infrastructure as a Service)、將平臺(tái)作為服務(wù)(PaaS，Platform as a Service)和將軟件作為服務(wù)(SaaS，Software as a Service)。

IaaS模式云計(jì)算平臺(tái)是通過系統(tǒng)虛擬化、多處理器虛擬化、內(nèi)存虛擬化、I/O虛擬化等虛擬化技術(shù)將物理資源虛擬化成資源池，這些資源再由云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一的管理調(diào)度。目前，有很多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)推出了自己的IaaS云計(jì)算平臺(tái)，面向用戶提供計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源。最具有代表性的是亞馬遜(Amazon)的彈性計(jì)算云EC2(Elastic Compute Cloud)。

IaaS云資源池中的主要計(jì)算資源，就是物理機(jī)(Physical Machine，PM)，物理機(jī)是不可再細(xì)分的一個(gè)最基本的云任務(wù)執(zhí)行單元(即一個(gè)物理機(jī)無法再分裂成多個(gè)子物理機(jī))，是一定量的計(jì)算、存儲(chǔ)、和網(wǎng)絡(luò)通信資源的集合。一個(gè)物理機(jī)上可以運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)虛擬機(jī)進(jìn)程，而一個(gè)虛擬機(jī)進(jìn)程同一時(shí)刻只可能在一個(gè)物理機(jī)上運(yùn)行。

IaaS云系統(tǒng)運(yùn)行過程中，資源池里的物理機(jī)總是處于任務(wù)接收、執(zhí)行、釋放的動(dòng)態(tài)變化中：若處于執(zhí)行狀態(tài)的所有物理機(jī)都達(dá)到了所能支撐的虛擬機(jī)進(jìn)程數(shù)量的上限，則將新到達(dá)的虛擬機(jī)進(jìn)程分配到一個(gè)空閑的物理機(jī)上；若一個(gè)物理機(jī)上運(yùn)行的所有虛擬機(jī)進(jìn)程都執(zhí)行完畢，則該物理機(jī)恢復(fù)到空閑狀態(tài)。

傳統(tǒng)的云資源池管理技術(shù)，總是維護(hù)一個(gè)固定規(guī)模的物理機(jī)群，這種技術(shù)存在一下的缺點(diǎn)：由于資源池中的物理機(jī)數(shù)量恒定，當(dāng)云系統(tǒng)任務(wù)負(fù)載激增時(shí)，剩余的空閑物理機(jī)將捉襟見肘，對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利的影響；反過來，如果云系統(tǒng)長(zhǎng)期處于極低負(fù)載運(yùn)行，則資源池中有大量的物理機(jī)都處于空閑狀態(tài)，沒有產(chǎn)生實(shí)際的效用；當(dāng)資源池中所有的物理機(jī)都處于滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，新到達(dá)的任務(wù)將被拒絕，或者被遷移出去，極大的影響了該任務(wù)的執(zhí)行效率。

在此背景下，可變規(guī)模的云資源池管理技術(shù)便成為了上述問題的解決之道。所謂可變規(guī)模，就是說云資源池中的物理機(jī)數(shù)量，可以根據(jù)云系統(tǒng)整體的負(fù)載變化動(dòng)態(tài)的進(jìn)行調(diào)整：當(dāng)預(yù)計(jì)到負(fù)載增加的趨勢(shì)，剩余空閑物理機(jī)可能難以應(yīng)付未來需要時(shí)，提前擴(kuò)充資源池規(guī)模，增加空閑物理機(jī)數(shù)量；當(dāng)預(yù)計(jì)到負(fù)載下降的趨勢(shì)，空閑物理機(jī)在未來可能較多時(shí)，則縮減資源池規(guī)模，減少物理機(jī)數(shù)量(關(guān)閉部分空閑物理機(jī)或?qū)⒉糠挚臻e物理機(jī)移交給其他的云系統(tǒng)使用)。上述策略，既能保證系統(tǒng)的高負(fù)載情況下的性能，又能兼顧低負(fù)載情況下的經(jīng)濟(jì)節(jié)能性和運(yùn)營(yíng)成本。

然而，如何決定上述管理策略的控制時(shí)機(jī)和增減數(shù)量，保證控制策略的最優(yōu)性，卻是一個(gè)難題。

云計(jì)算本身屬于一個(gè)新興技術(shù)領(lǐng)域，相關(guān)的技術(shù)、理論和方法還出于成長(zhǎng)期，現(xiàn)有的IaaS云的資源池管理技術(shù)，存在如下問題：

(1)維護(hù)一個(gè)固定容量的資源池。現(xiàn)有的IaaS云資源池管理技術(shù)所維護(hù)的物理機(jī)數(shù)量恒定不變，不能根據(jù)實(shí)際負(fù)載的變化動(dòng)態(tài)的增減；

(2)易出現(xiàn)物理機(jī)不夠用和閑置多的情況。由于資源池中的物理機(jī)數(shù)量恒定，容易出現(xiàn)高負(fù)載時(shí)無新物理機(jī)可用和低負(fù)載時(shí)空閑物理機(jī)過多的情況；

(3)沒有采用預(yù)先控制機(jī)制。現(xiàn)有的云資源池管理策略，沒有對(duì)歷史的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)建模和預(yù)測(cè)，因而管理時(shí)機(jī)都具有事后性，對(duì)突發(fā)的負(fù)載劇烈變化反應(yīng)較慢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，優(yōu)化IaaS云資源管理的效率，本發(fā)明提出了一種IaaS云可變規(guī)模資源池管理方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種IaaS云可變規(guī)模資源池管理方法，包含如下步驟：

步驟1：獲取系統(tǒng)信息；

步驟2：分析及決策，具體包括如下分步驟：

步驟21：數(shù)據(jù)預(yù)處理；

步驟22：計(jì)算控制決策參考值；

步驟23：發(fā)出決策信息；

步驟3：資源池管理；

步驟4：重復(fù)步驟1至步驟3，直到云應(yīng)用終止運(yùn)行。