[發(fā)明專利]基于最小相對負載不均衡度的云計算資源調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410583300.7
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104375897B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛濤;馬騰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G06F9/455
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于虛擬化和云計算領(lǐng)域，具體涉及一種基于最小相對負載不均衡度的云計算資源調(diào)度的方法。

背景技術(shù)

云計算是應(yīng)對企業(yè)和個人消費者對數(shù)據(jù)中心處理能力的要求不斷提高的社會趨勢而出現(xiàn)的，當前己成為IT研究最熱點的問題之一。云計算平臺采用虛擬化技術(shù)構(gòu)建的虛擬集群，能夠動態(tài)地組織異構(gòu)的計算資源，并能隔離具體的硬件體系結(jié)構(gòu)和多樣化的軟件系統(tǒng)平臺，它能靈活構(gòu)建滿足不同應(yīng)用需求的計算環(huán)境，提高計算資源的使用效率。在云計算環(huán)境下，應(yīng)用系統(tǒng)將不再局限于自身的系統(tǒng)性能，可以從云資源中獲得強大的計算能力、海量的數(shù)據(jù)資源、和多種多樣的應(yīng)用，能夠利用更多的途徑滿足各種用戶多樣化、高層次的服務(wù)需求。用戶也將獲得更加完善的服務(wù)體驗，并能及時的、高效的、無障礙的享受應(yīng)用系統(tǒng)的各種服務(wù)。

作為云計算IaaS層中最關(guān)鍵、最核心的技術(shù)原動力，虛擬化技術(shù)可以將物理資源等底層架構(gòu)進行抽象，使得設(shè)備的差異和兼容性對上層應(yīng)用透明，從而允許云對底層千差萬別的資源進行統(tǒng)一管理。正是由于虛擬化技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，云計算中的計算、存儲、應(yīng)用和服務(wù)都變成了資源，這些資源可以被動態(tài)擴展和配置，云計算最終才能在邏輯上以單一整體的形式呈現(xiàn)。在云環(huán)境中，虛擬機作為一個計算資源，用戶通常要求其運行具有穩(wěn)定性，不希望在出現(xiàn)虛擬機頻繁遷移的現(xiàn)象。

在云計算應(yīng)用平臺中，其資源分布廣泛且種類繁多，要使用戶可以真正像用水用電一樣使用云環(huán)境中的資源，處理好資源的分配是關(guān)鍵問題。同時，用戶需求的實時動態(tài)很難被準確預(yù)測，也要考慮系統(tǒng)性能和成本等問題，因此，高效的云計算數(shù)據(jù)中心分配調(diào)度策略算法成為研究熱點。在云計算系統(tǒng)中，當用戶請求創(chuàng)建一個新的虛擬機，或者虛擬機需要進行遷移時，都需要進行云計算資源調(diào)度，以保持整個系統(tǒng)高效、可靠地運行。現(xiàn)有的云計算資源調(diào)度方法，如論文“A Dynamic And Integrated Load-Balancing Scheduling Algorithm For Cloud Data Centers”(IEEE International Conference on Cloud Computing and Intelligence System,311-315,Wenhong Tian,Yong Zhao,Yuanliang Zhong,Minxian Xu,Chen Jing，2011-09-15)中國發(fā)明專利申請“一種面向云數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模虛擬機快速遷移決策方法”(申請?zhí)枺?01310186581.8公開日：2013-08-14)，這些方法主要考慮了系統(tǒng)性能和負載平衡，而沒有考慮宿主機容量是否達到要求以及對資源利用率的影響等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于最小相對負載不均衡度的云計算資源調(diào)度方法，解決現(xiàn)有技術(shù)在保證較高系統(tǒng)性能的前提下，無法獲取較高的資源利用率以及不能維持較低水平的負載不均衡度的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是基于最小相對負載不均衡度的云計算資源調(diào)度方法，用負載平衡器對集群內(nèi)各個物理機的負載水平進行評估，判斷物理機上是否出現(xiàn)過載現(xiàn)象，如果過載，計算出所有正常運行物理機相對該負載過載物理機的相對負載不均衡度，選擇其中相對負載不均衡度值最小的物理機作為備選物理主機，并判斷備選主機計算資源容量是否滿足需要遷移的虛擬機資源需求，如果資源容量滿足，則將該物理機作為備選物理機，進行虛擬機的遷移；資源容量不滿足，排除該物理機,重新選擇出備選物理主機，進行虛擬機的遷移。

物理機的負載水平進行評估具體步驟為：

步驟1、監(jiān)控器以某一時段為單位，追蹤每一臺物理機中的負載信息；

步驟2、負載信息存儲器以與監(jiān)控器相同的時段為單位，對步驟1中追蹤到的所有負載信息進行記錄；

步驟3、負載信息存儲器將步驟2所記錄某一時間間隔內(nèi)的負載信息反饋給負載平衡器，負載平衡器對資源負載平均值進行計算：

其中，δ_i為資源負載平均值，U_i為物理機中資源的平均利用率，T_i為物理機中資源總量；

步驟4、根據(jù)步驟3所得值，計算出該物理機的負載值：

γ_i＝E+δ_i，

其中，γ_i為物理機的負載值，E為相對較小的常數(shù)；

步驟5、將步驟4所得值與系統(tǒng)中設(shè)置的報警值進行對比，如果所得值超過負載報警值，即做出判斷：該物理機負載過載；