[發(fā)明專利]一種網絡功能虛擬化場景下的節(jié)能分配方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610166521.3
• 申請日: 2016-03-20
• 公開（公告）號: CN107203256B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 田文洪;李國忠
• 申請（專利權）人: 田文洪;李國忠;楊吳同;黃超杰;劉弘一;徐敏賢
• 主分類號: G06F1/329
• 分類號: G06F1/329;G06F9/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種網絡功能虛擬化環(huán)境下的分配節(jié)能方法，其特征在于，所述方法包括步驟：1)獲取當前時刻所有物理機(PM)信息和虛擬機(VM)請求信息；2)從所有PM中選出已開機且有可用資源的PM；3)將可用PM通過事先設置的利用率上下限進行過濾，選出過濾后剩下的PM；4)對通過過濾的PM及請求的VM信息結合容量可分割配置和單調遞增分配函數進行分配；5)依據能耗公式(3)至(5)計算將某臺虛擬機分配到PM上后該PM能耗，并重復以上步驟進行分配節(jié)能；

以上步驟4)和5)涉及獲取當前時刻所有主機服務器的CPU利用率，內存利用率，網絡帶寬負載，并計算分配概率函數，物理機按照本地資源情況，以最大化利用率分配概率函數計算接收概率，該分配概率函數服從單調遞增分布，物理機接收虛擬機的概率為公式(1)所示：

f(x)＝(1-exp(-x))/(1-exp(-1)) (1)

公式(1)是一種在區(qū)間[0，1]單調遞增概率函數，其中x∈[0，1]表示物理機的CPU利用率，幫助實現(xiàn)最大化利用率：物理主機滿足利用率閾值上下限時，CPU利用率越高則接收虛擬機的概率越高；分布式分配方式是由各個物理機根據本地資源情況來決定是否接收虛擬機的，各個物理機根據本地資源情況自主決定是否接收該虛擬機，CPU利用率低于閾值下限或高于閾值上限的物理機不接收虛擬機請求，而利用率在上下閾值之間的物理機且能最大化利用率則可以接收虛擬機請求；且分配給一臺物理服務器上所有虛擬機的CPU或內存或存儲或網絡上限不能超過物理服務器的提供的上限，并采用以下功率模型(2)計算能耗：

P＝14.5+0.2U_cpu+(4.5e^-8)U_mem+0.003U_disk+(3.1e^-8)U_net (2)

其中U_cpu，U_mem，U_disk，分別表示CPU、內存、存儲和網絡的利用率或者吞吐率，通過物理機、虛擬機系統(tǒng)提供的API獲取相應的參數；

一段時間[t1，t2]內一個服務器的平均能耗表示為公式(3)：

E＝P＊(t2-t1) (3)

虛擬機的總能耗可以用公式(4)表示：

E_{vm_serve}r＝E_{vm_idle}+E_{vm_cpu}+E_{vm_mem}+E_{vm_disk}+E_{vm_net} (4)

其中Evm_idle表示虛擬機空載時的能耗、Evm_cpu為虛擬機CPU的能耗、Evm_mem為虛擬機內存的能耗、Evm_disk，為虛擬機硬盤的能耗、Evm_net為虛擬機網絡的能耗，利用公式(3)計算；

物理機的總能耗可以用公式(5)表示：

E_server＝E_idle+E_cpu+E_mem+E_disk+E_net (5)

其中Eidle表示物理機空載時的能耗、Ecpu為物理機CPU的能耗、Emem為物理機內存的能耗、Edisk為物理機硬盤的能耗、Enet為物理機網絡的能耗，利用公式(3)計算；同理可以計算出物理服務器集群和虛擬服務器集群以及網絡功能虛擬化(NFV)應用在一段時間內的能耗。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，結合容量可分割技術計算分配概率函數時，通過測量單個物理機的CPU利用率，計算CPU利用率的均值和分配概率進行比較，判斷是否分配；容量可分割配置方法對物理機和用戶可選擇的虛擬機都進行了容量可分割配置，該方法展示了8種虛擬機配置，不同虛擬機容量配置與物理機總容量配置之間的關系成比例，其中VM1-1，1-2，1-3的內存或CPU或存儲容量整體成1∶4∶8的關系，分別占Type1類型物理機的1/16，1/4，1/2；容量可分割配置能夠保證在分配時，最小化空閑容量碎片。

3.一種網絡功能虛擬化環(huán)境下的分配節(jié)能裝置，其特征在于，所述裝置包括：監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測每個物理機以及集群CPU利用率，內存利用率，網絡負載情況；計算模塊，用于根據上述監(jiān)測信息，綜合考量信息，按照上述分配節(jié)能方法，計算出分配的源虛擬機以及目標物理機；對物理機和可選擇的虛擬機的配置采用容量可分割配置技術，保證在分配時最小化空閑容量碎片，使得所使用的物理機總數最小化；分配模塊，用于按照權利要求1至2所述分配節(jié)能方法調度需要分配的虛擬機，設置物理機利用率上下限，采用單調遞增分配函數進行虛擬機分配，既使用最少數量的服務器，又減少頻繁分配帶來的開銷。