[發明專利]一種多租戶數據中心帶寬資源公平分配方法

有效

• 申請號: 201410465083.1
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104202263B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 沈蒙;李凡
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04L12/911
• 分類號: H04L12/911
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種多租戶數據中心帶寬資源公平分配方法，屬于網絡虛擬化領域。

背景技術

當前，數據中心通常采用多租戶技術將物理硬件資源(如CPU、存儲、帶寬等)抽象為虛擬資源(如虛擬機)，以支持大量并發用戶。每個用戶(又稱租戶)能夠根據業務需求，向數據中心運營商租用虛擬資源，并根據資源使用量付費。因此，多租戶數據中心一方面可以支持租戶根據業務需求靈活調整虛擬資源的使用規模，另一方面可以提高物理資源的利用率，從而提高運營商收益。

在數據中心網絡中，帶寬資源相對于計算資源和存儲資源而言，是非常緊缺的。目前采用的資源分配方法多為完全競爭方法和靜態分配帶寬的方法。如果采用多租戶完全競爭的帶寬分配方式，可以充分利用帶寬資源，但是會引發公平性問題，即不能保證租戶獲得所需的網絡帶寬資源。如果采用靜態分配的帶寬分配方式，可以保證租戶對帶寬資源的公平共享，但是會引發效率問題，即當租戶不使用帶寬時，靜態分配給它的帶寬資源也無法被其他租戶使用，從而造成帶寬利用率下降，影響了運營商收益。由此看來，設計一種兼顧公平和效率的多租戶數據中心帶寬分配方法具有巨大價值。為此，我們設計了多租戶數據中心帶寬資源公平分配方法，既可以保證租戶的公平共享，又能提高帶寬資源的使用效率，實現運營商與租戶的雙贏。

發明內容

本發明基于如下合理的假設：數據中心的服務器采用樹型拓撲連接，并且使用一個集中式控制器負責計算分配給租戶的帶寬。

具體內容包括：

步驟一、集中式控制器收集數據中心所有租戶的通信流信息。一個完整的通信流由一個四元組<p,q,S,D>來表述，其中，p表示通信流的源虛擬機，q表示通信流的宿虛擬機，S表示虛擬機p所屬的租戶，稱為源租戶，D表示虛擬機q所屬的租戶，稱為宿租戶；

在多租戶數據中心網絡中，虛擬機是虛擬計算資源(如CPU)和虛擬存儲資源(如內存容量、存儲容量)的集合，用作虛擬資源的基本單位。若通信流的源租戶與宿租戶相同，則稱該通信流為內部通信流；否則，稱為外部通信流；

步驟二、集中式控制器檢索與通信流相關的源租戶和宿租戶信息，包括源租戶的內部虛擬帶寬請求量，記為，源租戶的外部虛擬帶寬請求量，記為，宿租戶的內部虛擬帶寬請求量記為，宿租戶的外部虛擬帶寬請求量；

步驟三、遍歷每個通信流，計算其經過的物理路徑，記為path(p,q)。path(p,q)＝{l₁,l₂,l₃,...,l_n}，其中l_n為物理鏈路，n為鏈路編號，即物理路徑是數據中心網絡中從源虛擬機p到宿虛擬機q的一組物理鏈路的集合。

步驟四、檢查每個通信流是否為內部通信流。若是，按照內部通信流的權重計算方式計算其權重，即＝min(,)，其中為源虛擬機的內部通信流個數，為宿虛擬機q的內部通信流個數，min為取兩者中的較小值；若不是內部通信流，按照外部通信流的權重計算方式計算其權重，即＝min(,)，其中為源虛擬機的外部通信流個數，為宿虛擬機q的外部通信流個數，min為取兩者中的較小值；

步驟五、計算每條物理鏈路上的內部通信流和外部通信流的帶寬份額。具體包括以下步驟：

1)根據步驟三得到的每個通信流的路徑信息，統計每條物理鏈路l上的內部通信流集合和外部通信流集合；

2)根據步驟二獲取每條物理鏈路l的帶寬、計算鏈路l上所有內部通信流所需的帶寬之和、鏈路l上所有外部通信流所需的帶寬之和；

3)計算每條物理鏈路上的內部通信流帶寬份額：，外部通信流帶寬份額：。

步驟六、計算每個通信流的帶寬分配值。具體包括以下步驟：

1)根據步驟三得到的每個通信流的路徑信息，計算每條物理鏈路l上的內部通信流權重之和、外部通信流權重之和：，，其中，為鏈路l上的內部通信流集合，為鏈路l上的外部通信流集合；

2)計算該通信流在路徑的每條鏈路l上獲得的帶寬份額。若通信流為內部通信流，則；否則，；

3)該通信流的帶寬分配值為其在路徑上獲得的所有帶寬份額的最小值，即

有益效果

多租戶數據中心帶寬資源公平分配方法，既可以保證租戶的公平共享，又能提高帶寬資源的使用效率，有利于多租戶數據中心的大規模推廣和應用。

附圖說明

圖1.流程圖；

圖2.本發明應用示例示意圖；

圖3本發明的實例圖；

圖4.帶寬資源利用率實驗柱狀圖；