[發(fā)明專利]云平臺下基于文化?多蟻群算法虛擬機整合的方法

在審

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• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106775944A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫學(xué)梅;關(guān)啟明;趙帥飛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/48;G06F9/50
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司12207
• 代理人: 朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及云平臺中一種新的虛擬機整合的方法，特別地，涉及一種基于文化-多蟻群算法的虛擬機整合的方法。

背景技術(shù)

據(jù)中國聯(lián)通數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計，該地方耗電量一年將近100億kW.h，按照如今我國標準煤能效來計算，為了能夠給該中心提供足夠的電力至少需要消耗92萬噸的標準煤；而與之相對應(yīng)，中國電信數(shù)據(jù)中心每年需耗費近103萬噸標準煤，耗電量超過110億千瓦時。按照英國布里斯托爾大學(xué)對全球人云計算需求的調(diào)查，目前每人每天對云計算的需求量約為3G左右，按照每兆耗電4W.h計算，為滿足全球所有人的需求，每天需要的耗電量多達1.2萬億瓦特，相當于近百個一級規(guī)模的城市。

云計算中心如此高的耗電量對應(yīng)的就是大量的煤燃燒，由此造成的環(huán)境污染是不可想象的。因此，很多學(xué)者都將研究的重點放置在降低云計算中心數(shù)據(jù)能量消耗大的問題上，這也造成目前大多數(shù)虛擬機遷移算法都是以節(jié)能為目標的而設(shè)計的，但這些算法的弊端在于它只考慮到了一種資源的能耗，而其他的資源對能耗的影響都被忽略掉了。通過大量的文獻資料閱讀，發(fā)現(xiàn)服務(wù)器的耗能與CPU的利用利率呈近似的線性關(guān)系，但是服務(wù)器處于空閑狀態(tài)的耗能也是很多的，能夠達到服務(wù)器處于頂峰耗能的三分之二，而且不同的資源具有不同的消耗能量的特征。根據(jù)多位科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，在磁盤的利用率達到一半時才是磁盤的最佳能效，而CPU卻是在利用率達到將近三分之二時才是最佳能效，所以，目前大多數(shù)僅僅以CPU的利用率來作為衡量標準的服務(wù)器能耗模型是不準確的。

現(xiàn)如今，大多數(shù)虛擬機遷移大多使用的算法為貪心算法以及粒子群算法。但貪心算法大多采用的是單點搜索的方法，因此一旦陷入局部最優(yōu)就不能實現(xiàn)很好的遷移效果；而粒子群算法雖然不復(fù)雜，搜索用時短，效率高，但是處理離散的優(yōu)化問題效果不好，通常會陷入局部最優(yōu)，仍需進一步的改進。

對于實時遷移問題，本文提出了一種利用文化-多蟻群算法的虛擬機遷移的方法，該的方法改進了貪心算法在虛擬機放置過程中的缺陷，避免了粒子群算法處理離散問題的難點，改進了蟻群算法的單一性，以此來得出較好的虛擬機遷移的方法。在該的方法中，人工螞蟻根據(jù)當前的資源狀況，將利用率較小的物理機上的虛擬機整合到較為活躍的物理機上，以此來減少工作的物理機的數(shù)量，使更多的物理機處于休眠狀態(tài)，從而不僅降低了云數(shù)據(jù)中心的能耗，也提升了云計算平臺的主機資源的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

通過云計算仿真軟件CloudSim可以對本發(fā)明提出的虛擬機遷移的方法的效果做出評價。仿真結(jié)果表明，該的方法可以在使用最少的遷移次數(shù)的情況下，使盡可能多的物理機休眠，從而降低能耗。它在虛擬機遷移次數(shù)上、能量消耗上優(yōu)于多蟻群算法以及多蟻群算法的遷移方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下的技術(shù)內(nèi)容：

一種云平臺下基于文化-多蟻群算法虛擬機整合的方法，其特征在于按如下的步驟進行：

(1)在云計算平臺中，每個物理主機上面有大量的任務(wù)，尋求滿足使用最少主機且每個主機達到最大的利用率，以期望減少云數(shù)據(jù)中心的能量消耗；

(2)局部代理（LA）監(jiān)視主機的利用率，并將主機分為四類，即輕載物理主機、正常物理主機、預(yù)超載物理主機、超載物理主機；

(3)全局代理（GA）手機物理機的狀態(tài)，并利用文化-多蟻群算法的虛擬機整合算法建立一套全局最優(yōu)的遷移計劃；

(4)全局代理發(fā)送遷移命令給虛擬機監(jiān)視器（VMMS），虛擬機監(jiān)視器執(zhí)行虛擬機遷移整合任務(wù)，該命令決定了哪些虛擬機需要遷移到哪些目的物理機上；

(5)當VMMS從GA那收到指令后開始執(zhí)行真實的虛擬機遷移計劃，主要是：

1）保持正常物理機狀態(tài)的前提下，盡可能的將其他超載或者輕載物理機的虛擬機遷移過來，盡可能的把超載物理機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為正常，把輕載物理機關(guān)閉；

2）把輕載物理機上的虛擬機盡可能的遷移出去以至于關(guān)閉物理機或者盡可能將其他的虛擬機遷移進來達到正常物理機的狀態(tài)；

3）把超載物理機上的虛擬機遷移出去，使其達到正常物理機的狀態(tài)。

本發(fā)明步驟(2)所述的局部代理監(jiān)視主機并把主機分為4類，即局部代理根據(jù)每個主機CPU利用率、內(nèi)存利用率、以及輸入輸出利用率將主機分為輕載、正常、預(yù)超載和超載；主要作用在于根據(jù)主機的狀態(tài)選擇要操作源主機和目的主機，然后將源主機上的虛擬機遷移到目的主機上，最終達到主機的負載均衡。

本發(fā)明步驟(3)所述的根據(jù)文化-多蟻群算法建立的最優(yōu)遷移計劃，指的是：