[發明專利]云環境下基于批任務工作流的虛擬機動態租賃與調度方法

在審

• 申請號: 201811545500.8
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109828821A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 蔡志成;孫鵬飛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06Q30/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

本發明公開了一種云環境下基于批任務工作流的虛擬機動態租賃與調度方法，考慮了基于時間區間的按需收費模型、競價收費模型，數據傳輸時間、虛擬機啟動時間和軟件安裝（下載時間），根據競價時隙的未來預測價格合理的選擇時間片。本發明主要描述了三個方法：A）基于價格類型感知和復制策略的調度方案（PRS）；B)基于任務包的延遲調度策略（BDT）；C)基于緊急度的調度方案（USL）；方法A的主要特點是通過調用當前已租賃的虛擬機時隙盡可能地分配任務包中的任務，最大化地利用剩余資源。方法B其主要特點是根據任務包的特性延遲相關的任務，統一地選擇虛擬機時隙來節省租賃成本。方法C其主要特點是選擇新的虛擬機時根據預測價格選擇合適的時隙并給出競價。本發明通過上述方法，充分降低了整個BoT工作流的租賃成本。

技術領域

本發明屬于云計算資源調度技術領域，具體地說，是一種云環境下基于批任務工作流的虛擬機動態租賃與調度方法。

背景技術

基于分布式計算特別是網格計算的發展，產生了一種新型服務計算模型：云計算(Cloud Computing)。云計算是一種能夠通過網絡以便利的、按需的方式訪問一個可配置的計算資源共享池的模式，這個資源共享池能以最少的管理開銷和最少的與供應商的交互，迅速配置、提供或釋放資源。云計算的主要優勢在于：能夠迅速地降低硬件成本和提升計算能力以及存儲容量等；用戶可以以極低的成本投入獲得極高的計算品質，而不用再投資購買昂貴的硬件設備，進行頻繁的保養與升級。

數據規模日益增大，圖像處理，參數掃描、數據挖掘和其他的大數據應用通常包含了一些連接步驟，而每一步都需要大量數據的處理。用戶處理任務時可租賃的虛擬機主要類型有兩種：競價虛擬機和按需虛擬機。按需虛擬機價格穩定，競價虛擬機的價格實時變化，且租賃價格往往低于按需虛擬機，而用戶設置的出價往往不盡如人意，對競價虛擬機時隙的租賃得到了適得其反的作用，導致資源浪費，成本提升。因此，用戶需要提出一種合理的虛擬機時隙租賃方案和出價策略以在保證系統性能的前提下節省租金開銷。

然而，在云計算的實際應用中，通常涉及到虛擬機的設置時間、軟件準備時間、數據傳輸時間、價格變動等多種因素的影響，很難真正利用好空閑資源。

目前已有的算法大多是針對按需虛擬機進行租賃或者基于當前的虛擬機價格對競價虛擬機進行租賃，前者穩定但是價格高，后者由于沒有結合價格預測的功能，往往無法達到應有的效果。

為了節省數據中心的維護開銷，各種工作流部署在從公有云租賃的虛擬機上的彈性分布式計算機平臺上。已經存在許多算法為工作流服務，但是用已有的調度算法分別執行每個任務包并不能減少總的租賃開銷。而且對于競價虛擬機類型，目前大多數已存在的方法采用當前虛擬機時間價格選擇合適的競價虛擬機時間片，這樣往往達不到預期的效果，因為這些算法的靜態概率分布模型忽略了價格變動的趨勢。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術中存在的問題與不足，提供一種云環境下基于批任務工作流的虛擬機動態租賃與調度方法，以保證滿足截止期的前提下減少虛擬機調度開銷。

技術方案：一種云環境下基于批任務工作流的虛擬機動態租賃與調度方法，包括以下方案：

A.基于價格類型感知和復制策略的調度方案(PRS)：根據前面工作提到的工作流截止期給出每個任務包的截止期，在不考慮租賃新虛擬機的前提下最小化虛擬機總租賃成本為目標，依據截止期給出任務最遲開始時間，將每個任務的結束時間與最遲開始時間進行比較，決定該任務的分配和執行方案，確定對可執行任務的分配與執行。

B.基于任務包的延遲調度策略(BDT)：每個任務都有其截止期，截止期前無法完成的任務需要延遲執行，通常的調度方案通常表現為：當新的虛擬機被租賃時，被延期的任務會爭著占用資源執行。而本策略的目的是延遲一定數量的任務來選擇合適類型的虛擬機，這樣能夠減少虛擬機調度資金。