[發(fā)明專利]基于改進(jìn)遺傳算法的虛擬機(jī)初始放置策略方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811079837.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109343933B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸佳煒;趙偉;李杰;吳涵;肖剛;高燕煦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F9/455
• 分類號(hào): G06F9/455;G06N3/12
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種基于改進(jìn)遺傳算法的虛擬機(jī)初始放置策略方法，包括以下步驟：第一步：對(duì)于虛擬機(jī)放置問(wèn)題提出以下的形式化描述，過(guò)程如下：1.1定義放置環(huán)境；1.2定義資源狀態(tài)；1.3主機(jī)可用性；1.4計(jì)算電能消耗；1.5定義虛擬機(jī)放置；第二步：對(duì)虛擬機(jī)放置設(shè)定約束條件及優(yōu)化目標(biāo)；第三步：算法實(shí)現(xiàn)，過(guò)程如下：初始化；主機(jī)簇群劃分；虛擬葉子節(jié)點(diǎn)扇區(qū)以及虛擬分層結(jié)構(gòu)深度確定；各虛擬葉子節(jié)點(diǎn)扇區(qū)編號(hào)；將所有虛擬機(jī)選擇權(quán)重得分最高的主機(jī)節(jié)點(diǎn)完成分配，通過(guò)改進(jìn)遺傳算法的交叉，變異，選擇操作的迭代循環(huán)，獲得理想的放置組方案。本發(fā)明盡可能的降低數(shù)據(jù)中心的能耗，減少現(xiàn)實(shí)主機(jī)的使用數(shù)量，并且得到可用性較高的虛擬機(jī)放置組。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種基于改進(jìn)遺傳算法的虛擬機(jī)放置策略方法。

背景技術(shù)

云計(jì)算是一種新型的基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，可以隨時(shí)訪問(wèn)共享的可配置系 統(tǒng)資源和高級(jí)服務(wù)，這些服務(wù)通常可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以極少的管理成本進(jìn)行快速供 應(yīng)。云計(jì)算類似于公共設(shè)施通過(guò)資源共享按需提供計(jì)算資源。第三方云模式可以 使組織能夠?qū)Ｗ⒂谒麄冏陨淼暮诵臉I(yè)務(wù)，而不用將精力和資源花在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè) 施和維護(hù)上。云計(jì)算可以為各大公司最大限度地降低前期IT基礎(chǔ)設(shè)施成本。并 且，云計(jì)算可以使企業(yè)能夠更快地部署運(yùn)行應(yīng)用程序并提高其運(yùn)行速度，同時(shí)提 高應(yīng)用程序的可管理性，減少了維護(hù)成本。自2006年亞馬遜推出EC2以來(lái)，高 容量可用性網(wǎng)絡(luò)、低成本計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備、硬件虛擬化技術(shù)的普及、面向服務(wù) 結(jié)構(gòu)的模式以及自動(dòng)高效的計(jì)算等特點(diǎn)使得云計(jì)算得到廣泛的應(yīng)用。

云環(huán)境下的虛擬機(jī)放置(Virtual Machine Placement)問(wèn)題是云數(shù)據(jù)中心虛擬機(jī)與物理主機(jī)之間的一個(gè)裝箱問(wèn)題，是云計(jì)算環(huán)境中資源管理和分配的重要組成 部分。在云環(huán)境下，若僅用單臺(tái)虛擬機(jī)處理整個(gè)有限元分析任務(wù)，對(duì)于該虛擬機(jī) 的性能要求將非常之高，因此，通常的做法是將完整的有限元分析任務(wù)進(jìn)行拆分， 交給不同的多個(gè)虛擬機(jī)進(jìn)行處理，處理完成后返回計(jì)算結(jié)果，這樣，不僅可以減 少有限元分析計(jì)算時(shí)間，提高有限元分析效率，而且可以有效降低對(duì)單個(gè)虛擬機(jī) 性能及存儲(chǔ)要求。如何在滿足虛擬機(jī)資源請(qǐng)求和相關(guān)約束條件的情況下，合理分 配虛擬機(jī)至服務(wù)器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)成為當(dāng)今云計(jì)算下的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

W Wang，H Chen等人研究了應(yīng)用程序的可用性對(duì)于工作負(fù)載變化情況下動(dòng) 態(tài)提供虛擬資源的影響。他們通過(guò)建立基于云基礎(chǔ)架構(gòu)的分層結(jié)構(gòu)，提供了一個(gè) 用于衡量應(yīng)用程序可用性的計(jì)算模型，通過(guò)橫向和縱向的擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)高效地分配 虛擬資源給應(yīng)用程序，從而滿足可用性需求和最小化通信成本的優(yōu)化目標(biāo)。國(guó)內(nèi) 李強(qiáng)等人針對(duì)云計(jì)算環(huán)境下的虛擬機(jī)放置問(wèn)題提出了一種基于長(zhǎng)期負(fù)載性能的 模型，結(jié)合多目標(biāo)優(yōu)化的遺傳算法有效的減少物理主機(jī)節(jié)點(diǎn)的使用數(shù)量。AC Adamuthe等人使用遺傳算法用于實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化且最大限度地提高負(fù)載平衡情 況下，最大限度地減少資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

為將虛擬機(jī)放置請(qǐng)求的組放置在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，盡可能的降低數(shù)據(jù)中心的能 耗，減少現(xiàn)實(shí)主機(jī)的使用數(shù)量，并且得到可用性較高的虛擬機(jī)放置組。本發(fā)明基 于一種改進(jìn)遺傳算法，提出一種主機(jī)簇的編碼方式，通過(guò)改進(jìn)遺傳算法的交叉， 變異，選擇操作的迭代循環(huán)，獲得理想的放置組方案。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題提供如下技術(shù)方案：

一種基于改進(jìn)遺傳算法的虛擬機(jī)初始放置策略方法，包括以下步驟：

第一步：對(duì)于虛擬機(jī)放置問(wèn)題提出以下的形式化描述，過(guò)程如下：

1.1定義放置環(huán)境，數(shù)據(jù)中心存在物理主機(jī)集合PM＝{pm₁,pm₂,…,pm_n}，其 中主機(jī)數(shù)量為n，需要放置的虛擬機(jī)集合VM＝{vm₁,vm₂,…,vm_m}，其中虛擬機(jī) 數(shù)量為m，假設(shè)虛擬機(jī)數(shù)量m大于或等于主機(jī)n，定義虛擬機(jī)放置組集合 P＝{p₁,p₂,…,p_h}，h為放置組的數(shù)量；