一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計(jì)算任務(wù)及虛擬機(jī)部署方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計(jì)算任務(wù)及虛擬機(jī)部署方法，在允許物理資源及虛擬資源所提供的服務(wù)能力以一定比例適當(dāng)超出其實(shí)際所能提供的服務(wù)能力的前提下，優(yōu)化計(jì)算任務(wù)的QoS需求以及提高數(shù)據(jù)中心的資源利用率。本發(fā)明專利技術(shù)的步驟包括三個(gè)階段，將計(jì)算任務(wù)劃分為同構(gòu)計(jì)算任務(wù)；對(duì)同構(gòu)計(jì)算任務(wù)的虛擬資源請(qǐng)求進(jìn)行建模，按需分配虛擬機(jī)；根據(jù)上一步驟所需部署的虛擬機(jī)的物理資源請(qǐng)求進(jìn)行建模，按需開啟物理主機(jī)。本發(fā)明專利技術(shù)可應(yīng)用于具有不同特征的計(jì)算任務(wù)，適用于不同類型的數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景，并且在滿足QoS需求及提高資源利用率之間存在一個(gè)合理的資源服務(wù)能力偏轉(zhuǎn)比例臨界值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及云計(jì)算領(lǐng)域，特別涉及一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的基于策略的計(jì)算任務(wù)及虛擬機(jī)部署方法。
技術(shù)介紹
數(shù)據(jù)中心是由一整套復(fù)雜的設(shè)施組成，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備 (例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng))，以及數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備及各種安全裝置。異構(gòu)性是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部資源的一大特性，對(duì)資源利用率有一定的影響，具體表現(xiàn)在資源服務(wù)能力、性能，甚至操作系統(tǒng)平臺(tái)等方面。此外，計(jì)算任務(wù)對(duì)資源服務(wù)能力請(qǐng)求的不斷變化也是影響資源利用率的重要因素。通常，在計(jì)算任務(wù)高峰期時(shí)會(huì)給服務(wù)器資源帶來(lái)沉重的負(fù)載壓力，當(dāng)新的計(jì)算任務(wù)到來(lái)時(shí)，需要為其開啟并分配新的硬件資源，以提供大量的資源來(lái)滿足高峰期計(jì)算任務(wù)的需求。而計(jì)算任務(wù)高峰期盡管不可避免但也不是經(jīng)常性的，當(dāng)高峰期過后，會(huì)嚴(yán)重影響資源利用率。與低下的資源利用率相關(guān)的問題是能耗爆炸式的增長(zhǎng)。目前數(shù)據(jù)中心對(duì)資源的利用日益暴露出能耗高、效率低、浪費(fèi)多等諸多問題。節(jié)省數(shù)據(jù)中心能耗、構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心不僅成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域一個(gè)意義重大、需要迫切解決的課題，也成為影響社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要因素。在下一代高性能計(jì)算環(huán)境中，虛擬化為解決資源利用率低下及能耗問題提供了一種有效的途徑。在虛擬化的計(jì)算環(huán)境中，所有的硬件資源可以作為一個(gè)通用的共享基礎(chǔ)設(shè)施并提供給多種應(yīng)用使用，而應(yīng)用也可根據(jù)其自身變化的資源服務(wù)請(qǐng)求動(dòng)態(tài)地調(diào)整資源使用策略。如，可從繁忙的服務(wù)器中挑選出一部分計(jì)算任務(wù)遷移到負(fù)載較輕的服務(wù)器中執(zhí)行，從而使得負(fù)載均衡；或?qū)⒂?jì)算任務(wù)遷移到未達(dá)到最大利用率的服務(wù)器中執(zhí)行，而將釋放出來(lái)的服務(wù)器關(guān)閉或者調(diào)整到低能耗狀態(tài)，從而可以提高服務(wù)器的資源利用率以及減少不必要的倉(cāng)泛耗。在文章“Managing SLAs of heterogeneous workloads using dynamic application placement”， thel7th International Symposium on High Performance Distributed Computing (HPDC) 2008by D Carrera, M Steinder, I Whalley, et al 中通過米用平衡控制機(jī)制，如掛起、遷移，來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算任務(wù)動(dòng)態(tài)調(diào)度以及資源的權(quán)衡分配。但這些技術(shù)大部分都是依據(jù)服務(wù)器當(dāng)前的負(fù)載狀態(tài)對(duì)計(jì)算任務(wù)做被動(dòng)的遷移。計(jì)算任務(wù)本身具有一些服務(wù)質(zhì)量(QoS, Quality of Services)限制因素,如截止時(shí)間限制、調(diào)度費(fèi)用預(yù)算等，因此，這些QoS限制因素也成為在虛擬化計(jì)算環(huán)境中部署計(jì)算任務(wù)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的影響因素。對(duì)于資源使用者來(lái)說(shuō)，滿足其QoS請(qǐng)求是最大目標(biāo)，而對(duì)于資源提供者來(lái)說(shuō)，在滿足計(jì)算任務(wù)的QoS請(qǐng)求的同時(shí)，也需要提高資源利用率和減少能耗開銷以獲得最大的收益。因此，需要權(quán)衡資源請(qǐng)求者和資源提供者之間的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)各參與方的雙贏或者全贏。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，目前大部分研究和技術(shù)同時(shí)關(guān)注于虛擬資源的調(diào)度以及物理資源的分配，而此類問題又是一個(gè)多目標(biāo)問題，可采用啟發(fā)式的智能進(jìn)化算法進(jìn)行求解。在文章“Efficient resource virtualization and sharing strategies forheterogeneous grid environments” thelOth IFIP/IEEE Symposium on IntegratedNetwork Management (IM) 2007by P Garbacki, V Naik中考慮計(jì)算任務(wù)的資源請(qǐng)求以及可用的物理資源的服務(wù)能力將物理資源分配問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題，并采用線性規(guī)劃方法進(jìn)行求解。在文章“Energy-Aware Ant Colony Based Workload Placement in Clouds”，thel2thIEEE/ACM International Conference on Grid Computing(GRID)201Iby E Feller,LRilling, C Morin中將資源調(diào)度問題看作成一個(gè)多維度的裝箱問題，并采用蟻群優(yōu)化算法求解。在文章 “Offer-based Scheduling of Deadline-Constrained Bag-of-TasksApplications for Utility Computing Systems，，IEEE International Symposium onParallel & Distributed Processing (ISPDP) 2009by MAS Netto, R Buyya 中考慮了計(jì)算任務(wù)的截止時(shí)間要求，并分別從不能滿足計(jì)算任務(wù)截止時(shí)間要求以及在可能滿足計(jì)算任務(wù)截止時(shí)間要求時(shí)平衡負(fù)載壓力兩方面做了說(shuō)明。雖然上述現(xiàn)有技術(shù)中，考慮了資源分配以及計(jì)算任務(wù)QoS請(qǐng)求等因素，但大部分方法主要是針對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境，如網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境而提出的。虛擬化是下一代高性能計(jì)算環(huán)境發(fā)展的趨勢(shì)，在滿足計(jì)算任務(wù)QoS請(qǐng)求的同時(shí)，合理地分配虛擬資源和物理資源以提高計(jì)算環(huán)境內(nèi)的資源利用率和減少能量開銷依然成為業(yè)內(nèi)科技人員關(guān)注和研究的重點(diǎn)課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本專利技術(shù)的目的在于提供，在計(jì)算任務(wù)可接受的特定QoS請(qǐng)求違背率的范圍內(nèi)，提高資源利用率和能量效率。本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟SI為計(jì)算任務(wù)分配虛擬機(jī)，將待運(yùn)行的具有QoS請(qǐng)求的計(jì)算任務(wù)按照規(guī)模大小劃分為同構(gòu)計(jì)算任務(wù)，同構(gòu)計(jì)算任務(wù)具有能夠共享同一臺(tái)虛擬機(jī)的特性。S2對(duì)同構(gòu)計(jì)算任務(wù)的虛擬資源請(qǐng)求進(jìn)行建模，然后分配虛擬機(jī)，并對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行性能參數(shù)的設(shè)置；步驟S2所述分配虛擬機(jī)，為新到來(lái)的計(jì)算任務(wù)分配一個(gè)新虛擬機(jī)，新虛擬機(jī)的資源服務(wù)能力是根據(jù)待部署到該虛擬機(jī)上的計(jì)算任務(wù)的資源請(qǐng)求而定的，具體按照下式為新到來(lái)的計(jì)算任務(wù)分配新虛擬機(jī)權(quán)利要求1.，其特征在于，包括以下步驟 SI將待運(yùn)行的具有QoS請(qǐng)求的計(jì)算任務(wù)按照規(guī)模大小劃分為按照規(guī)模大小劃分為同構(gòu)計(jì)算任務(wù)，同構(gòu)計(jì)算任務(wù)具有能夠共享同一臺(tái)虛擬機(jī)的特性； S2對(duì)同構(gòu)計(jì)算任務(wù)的虛擬資源請(qǐng)求進(jìn)行建模，然后分配虛擬機(jī)并對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行性能參數(shù)的設(shè)置，具體按照下式為新到來(lái)的計(jì)算任務(wù)分配新虛擬機(jī)，計(jì)算任務(wù)對(duì)虛擬資源服務(wù)能力的請(qǐng)求以一定比例適當(dāng)超出其實(shí)際所能提供的服務(wù)能力2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計(jì)算任務(wù)及虛擬機(jī)部署方法，其特征在于，步驟S2所述分配虛擬機(jī)，如果新到來(lái)的計(jì)算任務(wù)與當(dāng)前的已經(jīng)分配了目標(biāo)虛擬機(jī)的計(jì)算任務(wù)是同構(gòu)的，則按下式將新到來(lái)的計(jì)算任務(wù)部署到該虛擬機(jī)中，計(jì)算任務(wù)對(duì)虛擬資源服務(wù)能力的請(qǐng)求以一定比例適當(dāng)超出其實(shí)際所能提供的服務(wù)能力3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計(jì)算任務(wù)及虛擬機(jī)部署方法，其特征在于，步驟S3所述的為步驟S2部署的虛擬機(jī)分配物理主機(jī)，具體按照下式為新部署的虛擬機(jī)分配物理主機(jī)，虛擬機(jī)對(duì)物理資源服務(wù)能力的請(qǐng)求以一定比例適當(dāng)超出其實(shí)際所能提供的服務(wù)能力4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計(jì)算任務(wù)及虛擬機(jī)部署方法，其特征在于，所述為虛擬機(jī)分配物理主機(jī)，如果當(dāng)前已經(jīng)開啟的物理主機(jī)的資源服務(wù)能力不能滿足新實(shí)例化的虛擬機(jī)的資源請(qǐng)求，則為新本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計(jì)算任務(wù)及虛擬機(jī)部署方法，其特征在于，包括以下步驟：S1將待運(yùn)行的具有QoS請(qǐng)求的計(jì)算任務(wù)按照規(guī)模大小劃分為按照規(guī)模大小劃分為同構(gòu)計(jì)算任務(wù)，同構(gòu)計(jì)算任務(wù)具有能夠共享同一臺(tái)虛擬機(jī)的特性；S2對(duì)同構(gòu)計(jì)算任務(wù)的虛擬資源請(qǐng)求進(jìn)行建模，然后分配虛擬機(jī)并對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行性能參數(shù)的設(shè)置，具體按照下式為新到來(lái)的計(jì)算任務(wù)分配新虛擬機(jī)，計(jì)算任務(wù)對(duì)虛擬資源服務(wù)能力的請(qǐng)求以一定比例適當(dāng)超出其實(shí)際所能提供的服務(wù)能力：Σω∈W1,vm∈V1R(ω,ai)×M(ω,vm)≤S(vm,ai)×(1+α)其中，ω表示計(jì)算任務(wù)，vm表示虛擬機(jī)，W1表示已經(jīng)部署到虛擬機(jī)的計(jì)算任務(wù)，V1表示已經(jīng)部署有計(jì)算任務(wù)的虛擬機(jī)集合，R(ω,ai)表示計(jì)算任務(wù)ω對(duì)資源ai的請(qǐng)求量，M(ω，vm)表示任務(wù)ω與虛擬機(jī)vm的映射關(guān)系；S(vm,ai)表示虛擬機(jī)vm中資源ai所能提供的服務(wù)能力，α表示資源所能提供的服務(wù)能力的偏轉(zhuǎn)比例；S3根據(jù)步驟S2部署的虛擬機(jī)的物理資源請(qǐng)求進(jìn)行建模，為虛擬機(jī)分配物理主機(jī)并進(jìn)行虛擬機(jī)實(shí)例化。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董守斌，陶銘，張凌，董守玲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：