[發明專利]云計算環境下的群組虛擬機調度策略

在審

• 申請號: 201711236583.8
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107748693A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 賀麗榮;盛泳潘
• 申請（專利權）人: 成都啟力慧源科技有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于云計算技術領域，特別涉及一種云計算環境下的群組虛擬機調度策略。

背景技術

在云計算環境下，主要是通過虛擬化技術對底層的物理資源進行分配、管理，以及調度，而虛擬機作為物理設備虛擬化后的主要載體，通過其與物理資源的不同映射，可對資源進行統一管理、動態調配，為用戶提供透明的服務。

群組虛擬機，即通過用戶請求去選擇的一組關聯虛擬機，這里的關聯主要指：虛擬機或虛擬機的組件間存在資源約束或依賴關系。群組虛擬機可以部署到同一臺或多臺物理機上，相關的映射關系關系到云計算環境下的系統性能，資源利用率，電能耗費等，有效的映射不僅能夠為云計算提供商帶來商業利益，還能改善應用性能，提高服務的質量。現有的虛擬機調度策略主要聚焦在服務器資源上，如CPU、內存等。這種基于服務器上的研究往往忽略了云計算環境下網絡性能對系統的影響，網絡延遲較大時，虛擬機單位時間內處理的任務量減少，服務質量下降。大型云計算環境中一般有成千上萬臺服務器，這些服務器通過交換機逐層連接，組成龐大的網絡體系。以Tree型網絡拓撲為例，Tree型網絡拓撲結構如圖1所示。連接在同一交換機上的服務器之間具有最大的網絡寬帶，如服務器A與服務器B，若服務器之間的通信要經過聚集層的交換機，網絡寬帶一般會下降機架交換機的1/4至1/8，如服務器A與服務器D；若要經過核心層交換機，網絡寬帶會下降的更多延遲增大，如服務器A與服務器E。可見，網絡通信過程中經過的交換機越多，通信性能越低。云計算環境下的Web應用或高性能分布式任務等將會部署在多個虛擬機上，由于應用中多個組件之間固有的依賴性，用戶所申請的多臺虛擬機間往往存在較為頻繁的通信，通過上述的分析，可知：應將這組關聯的虛擬機盡可能的部署在同一臺物理機上或使它們之間的通信盡可能經過較少的交換機，降低虛擬機之間的延遲通信，提高服務的質量。然而，在目前的虛擬機調度算法中，對于群組虛擬機間的通信問題，關注度并不夠高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種將控制網絡總流量以及均衡網絡鏈路上的流量分布定義為一個組合優化問題，并結合蟻群算法與模擬退火算法進行求解，能夠在滿足物理機資源約束的情況下，較好的優化群組虛擬機所在網絡的性能，減小擁塞，有效的提升用戶的服務質量的群組虛擬機調度策略。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：云計算環境下的群組虛擬機調度策略，包括以下步驟：

S1、根據用戶的服務請求，建立虛擬機調度的可行決策空間；

S2、最小化群組虛擬機所在網絡的總流量，建立優化網絡總流量的目標函數；

S3、最小化網絡中的最大鏈路利用率，建立優化最大鏈路利用率的目標函數；

S4、綜合考慮S1和S2，建立總體目標函數，并結合蟻群算法與模擬退火算法對總體目標函數進行求解，得到函數的最優解以及虛擬機與物理機的映射關系，完成虛擬機的調度。

進一步地，所述步驟S1中建立虛擬機調度的可行決策空間的具體方法為：給定一個二進制變量表示虛擬機V_i被部署在物理機P_j上，則相反；Y_i表示物理機P_i所處的狀態，Y_i＝1表示物理機P_i處于運行狀態，Y_i＝0表示物理機P_i處于關機狀態；群組虛擬機的可行決策空間可表示為：

式中，表示對于任意一個請求虛擬機必須被部署在相應的物理機上；表示物理機的資源約束，部署在同一臺物理機上的所有虛擬機的資源需求不能超過物理機本身所能容納的各類資源數量；R_i,x表示第i臺虛擬機V_i上所分配的第x種資源的數量；H_j,x表示第j臺物理機P_j上所能容納的第x種資源的數量；x表示可用的資源的種類，最大值為d。

進一步地，S2中建立的優化網絡總流量的目標函數為：