專利名稱：一種云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機云計算技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
當前，云計算逐漸被行業(yè)認可，云數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)逐漸實現(xiàn)并付諸于實踐。在云數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)中，調(diào)度域中資源的合理分布、高可用性尤其重要，它直接關(guān)系著系統(tǒng)的可用性。大多數(shù)同類系統(tǒng)調(diào)度方法沒有充分考慮計算節(jié)點各種負載，并且沒有分析不同因素的影響因子，故調(diào)度方法并不完善，給系統(tǒng)帶來隱患。為了保證系統(tǒng)的可用性、穩(wěn)定性，我們提出了云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了保證系統(tǒng)的可用性、穩(wěn)定性，提供一種云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的，在基于加權(quán)綜合負載的宿主機自動選擇方法基礎(chǔ)之上，進行動態(tài)反饋調(diào)度，針對服務器內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡綜合因素，對告警節(jié)點、手動優(yōu)化節(jié)點進行調(diào)度，或自動對系統(tǒng)進行調(diào)度，系統(tǒng)包括:基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法(I);動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法(2);其中，
基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法(I)是指根據(jù)物理機內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡負載情況以及各自重要程度，自動選擇虛擬機宿主機的方法；
動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法(2)是指利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行調(diào)度的策略和方法；
云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法如下:
1)基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法
將調(diào)度域內(nèi)的n個物理機列成n* (m+2)矩陣(m=max (單物理機CPU的個數(shù))),矩陣的每一行為物理機的各個CPU各自在一段時間內(nèi)的平均負載、加權(quán)內(nèi)存平均負載、網(wǎng)絡平均負載，每一列為此調(diào)度域內(nèi)所有物理機，先考慮剩余能力，其次找出CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡相對于這3個屬性的負載均值的加權(quán)方差最小的物理機；當找到的物理機有多個時，則取第一個物理機分配，這樣便找到更好更合適的物理機；
2)動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法
動態(tài)反饋綜合負載均衡方法，通過對服務器負載性能數(shù)據(jù)的實時采集，對服務器進行動態(tài)平衡調(diào)度，法能夠準確反映不同因素造成的過載并進行動態(tài)平衡，詳細描述如下:
(I)調(diào)度方法概要
①將所有告警產(chǎn)生的任務加入告警隊列； ②將手動優(yōu)化加入手動優(yōu)化隊列；
③將新的基本任務加入新任務隊列；
④對告警與優(yōu)化隊列，根據(jù)物理機ID來調(diào)度；
⑤對新任務隊列，進行判斷，分為單VM任務與集群任務兩種情況進行調(diào)度；
(2)方法的輸入
①調(diào)度域中所有物理機的屬性信息包括:ID、CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡負載，調(diào)度域內(nèi)所有的物理集群的屬性信息包括:集群ID、CPU能力、集群內(nèi)存能力、集群網(wǎng)絡能力；
②任務執(zhí)行隊列中的任務，具體有:需要創(chuàng)建的虛擬機規(guī)格，包括:CPU、內(nèi)存、硬盤，任務類型；
③調(diào)度域內(nèi)所有的物理機或集群上部署的VM或集群的信息；
(3)方法的輸出
①要部署虛擬機規(guī)格；
②要部署到的物理機的ID；
③要部署到的物理機所位于集群ID，O代表此物理機不屬于任何物理機集群；
(4)方法的前提條件
①只要還有可滿足用戶需求的資源，則不拒絕用戶；
②用戶可選的虛擬機服務器是確定的幾種規(guī)格；每個不同規(guī)格的虛擬機服務器都等效為一個或者幾個按CPU計算能力同構(gòu)的基本計算能力單元；
③每一個物理服務器的與CPU相關(guān)的計算能力，使用基本計算能力單元表述；
④除特別說明，CPU使用率指的是物理機CPU的使用率；
⑤每個CPU和每個內(nèi)存的利用率能夠通過監(jiān)控并且能將狀態(tài)返回給調(diào)度模塊；
⑥分配給一臺物理服務器上所有虛擬機的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡，上線不能超過物理服務器的上限；
⑦每一個虛擬機集群創(chuàng)建時，必須位于同一個物理機集群上，若虛擬機集群跨多個物理集群，允許分割在多個物理機集群內(nèi)；
(5)調(diào)度方法詳細
動態(tài)反饋綜合負載均衡調(diào)度步驟如下:
①查看告警隊列是否為空，如果空，轉(zhuǎn)入步驟2，如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟④；
②查看手動優(yōu)化隊列是否為空，如果為空，則轉(zhuǎn)入步驟③，如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟⑤；
③查看新任務隊列是否為空，如果為空，則輸出:當前任務為空；如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟⑥；
④觸發(fā)負載告警時，根據(jù)告警的物理機ID，首先決定遷移哪些虛擬機，如CPU告警時，用當前告警的CPU負載值減去負載均值，得到一個差值；用此差值比較此物理機上所有虛擬機CPU利用率，來決定遷移哪些虛擬機；然后為此虛擬機尋找合適的物理機進行部署；用步驟⑥的子方法找出合適的一個物理機，將要遷移的虛擬機遷移到物理機上；
⑤根據(jù)需要優(yōu)化的物理機ID，首先決定遷移哪些虛擬機，用當前此物理機的綜合負載Ia減去優(yōu)化目的值，用得到的差值比較此物理機上所有虛擬機的利用率，來決定遷移哪些虛擬機；其次為此虛擬機需找合適的物理機進行部署；利用步驟⑥中的二維網(wǎng)格方法找出合適的一個或者多個物理機，將移除的那些虛擬機部署到這些物理機上； ⑥基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，利用物理機內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡負載情況以及各自重要程度，自動選擇最優(yōu)的虛擬機宿主機。利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行資源的調(diào)度，以保證調(diào)度域資源的充分利用、高可用性和穩(wěn)定性。本發(fā)明的方法具有以下突出的有益效果:利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行資源的調(diào)度，以保證調(diào)度域資源的充分利用、高可用性和穩(wěn)定性。


圖1是宿主機自動選擇方法 圖2是調(diào)度流程圖。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的內(nèi)容以一個具體實例來描述實現(xiàn)這一方法的過程。正如發(fā)明內(nèi)容中所描述的，本發(fā)明的體系結(jié)構(gòu)主要包括:
基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法(I);動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法(2)。其中，基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法(I)是指根據(jù)物理機內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡負載情況以及各自重要程度，自動選擇虛擬機宿主機方法。動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法(2)是指利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行調(diào)度的策略和方法。。云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法描述如下:
1.基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法
將調(diào)度域內(nèi)的n個物理機列成n* (m+2)矩陣(m=max (單物理機CPU的個數(shù))),矩陣的每一行為物理機的各個CPU各自在一段時間(t)內(nèi)(10分鐘)的平均負載、加權(quán)內(nèi)存平均負載、網(wǎng)絡平均負載，每一列為此調(diào)度域內(nèi)所有物理機。先考慮剩余能力，其次找出CPU(個數(shù)加權(quán))、內(nèi)存、網(wǎng)絡相對于這3個屬性的負載均值的加權(quán)方差(當前一段時間內(nèi)的平均負載與所有物理機服務器負載均值之差的平方，乘以加權(quán)系數(shù)。其中內(nèi)存加權(quán)系數(shù)為0.5，CPU加權(quán)系數(shù)為0.3，網(wǎng)絡加權(quán)系數(shù)為0.2)最小的物理機；當找到的物理機有多個時，則取第一個物理及分配，這樣可以找到更好地找到合適的物理機；
2.動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法
動態(tài)反饋綜合負載均衡方法，通過對服務器負載性能數(shù)據(jù)的實時采集，對服務器進行動態(tài)平衡調(diào)度。本方法能夠準確反映不同因素造成的過載并進行動態(tài)平衡。方法的詳細描述如下:
(I)調(diào)度方法概要
①將所有告警產(chǎn)生的任務加入告警隊列
②將手動優(yōu)化加入手動優(yōu)化隊列
③將新的基本任務(包括:分配、啟動等)加入新任務隊列
④對告警與優(yōu)化隊列，根據(jù)物理機ID來調(diào)度
⑤對新任務隊列，進行判斷，分為單VM任務與集群任務兩種情況進行調(diào)度 (2)方法的輸入
①調(diào)度域中所物理機的屬性信息(ID、CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡負載)。調(diào)度域內(nèi)所有的物理集群的屬性信息(集群ID、CPU能力、集群內(nèi)存能力、集群網(wǎng)絡能力)；
②任務執(zhí)行隊列中的任務，具體包括:需要創(chuàng)建的虛擬機規(guī)格(CPU、內(nèi)存、硬盤等，可以給輸入I作為判斷依據(jù))、任務類型；
③調(diào)度域內(nèi)所有的物理機(集群)上部署的VM(集群)的信息；
(3)方法的輸出
①要部署虛擬機規(guī)格；
②要部署到的物理機的ID；
③要部署到的物理機所位于集群ID，O代表此物理機不屬于任何物理機集群；
(4)方法的前提條件
①只要還有可滿足用戶需求的資源，則不拒絕用戶；
②用戶可選的虛擬機服務器是確定的幾種規(guī)格；每個不同規(guī)格的虛擬機服務器都可以等效為一個或者幾個基本計算能力單元(按CPU計算能力同構(gòu))；
③每一個物理服務器的計算能力(CPU相關(guān))可以使用基本計算能力單元表述；
④不特別說明，CPU使用率指的是物理機CPU使用率；
⑤每個CPU和每個內(nèi)存的利用率可以監(jiān)控并且能將狀態(tài)返回給調(diào)度模塊；
⑥分配給一臺物理服務器上所有虛擬機的CPU(內(nèi)存、網(wǎng)絡)上線不能超過物理服務器的上限；
⑦每一個虛擬機集群創(chuàng)建時，必須位于同一個物理機集群上(若虛擬機集群跨多個物理集群，可以分割成在多個物理機集群內(nèi))；
(5)調(diào)度方法詳細
動態(tài)反饋綜合負載均衡調(diào)度方法分6個步驟，如下:
①查看告警隊列是否為空，如果空，轉(zhuǎn)入步驟2，如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟④；
②查看手動優(yōu)化隊列是否為空，如果為空，則轉(zhuǎn)入步驟③，如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟⑤；
③查看新任務隊列是否為空，如果為空，則輸出:當前任務為空；如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟⑥；
④觸發(fā)負載告警時，根據(jù)告警的物理機ID，首先決定遷移哪些虛擬機。例如CPU告警時，用當前告警的CPU負載值減去負載均值，得到一個差值；用此差值比較此物理機上所有虛擬機CPU利用率，來決定遷移哪些虛擬機；然后為此虛擬機尋找合適的物理機進行部署；用步驟⑥的子方法找出合適的一個物理機，將要遷移的虛擬機遷移到物理機上；
⑤根據(jù)需要優(yōu)化的物理機ID，首先決定遷移哪些虛擬機，用當前此物理機的綜合負載Ia減去優(yōu)化目的值，用得到的差值比較此物理機上所有虛擬機的利用率，來決定遷移哪些虛擬機；其次為此虛擬機需找合適的物理機進行部署；利用步驟6中的二維網(wǎng)格方法找出合適的一個或者多個物理機，將移除的那些虛擬機部署到這些物理機上；
⑥基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法。除本發(fā)明的說明書公開的技術(shù)特征外均為本專業(yè)技術(shù)人員的公職技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法，其特征在于，在基于加權(quán)綜合負載的宿主機自動選擇方法基礎(chǔ)之上，進行動態(tài)反饋調(diào)度，針對服務器內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡綜合因素，對告警節(jié)點、手動優(yōu)化節(jié)點進行調(diào)度，或自動對系統(tǒng)進行調(diào)度，系統(tǒng)包括:基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法(I);動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法(2);其中， 基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法(I)是指根據(jù)物理機內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡負載情況以及各自重要程度，自動選擇虛擬機宿主機的方法； 動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法(2)是指利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行調(diào)度的策略和方法； 云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法如下: 1)基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法 將調(diào)度域內(nèi)的n個物理機列成n* (m+2)矩陣(m=max (單物理機CPU的個數(shù))),矩陣的每一行為物理機的各個CPU各自在一段時間內(nèi)的平均負載、加權(quán)內(nèi)存平均負載、網(wǎng)絡平均負載，每一列為此調(diào)度域內(nèi)所有物理機，先考慮剩余能力，其次找出CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡相對于這3個屬性的負載均值的加權(quán)方差最小的物理機；當找到的物理機有多個時，則取第一個物理機分配，這樣便找到更好更合適的物理機； 2)動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法 動態(tài)反饋綜合負載均衡方法，通過對服務器負載性能數(shù)據(jù)的實時采集，對服務器進行動態(tài)平衡調(diào)度，法能夠準確反映不同因素造成的過載并進行動態(tài)平衡，詳細描述如下: (1)調(diào)度方法概要 ①將所有告警產(chǎn)生的任務加入告警隊列； ②將手動優(yōu)化加入手動優(yōu)化隊列； ③將新的基本任務加入新任務隊列； ④對告警與優(yōu)化隊列，根據(jù)物理機ID來調(diào)度； ⑤對新任務隊列，進行判斷，分為單VM任務與集群任務兩種情況進行調(diào)度； (2)方法的輸入 ①調(diào)度域中所有物理機的屬性信息包括:ID、CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡負載，調(diào)度域內(nèi)所有的物理集群的屬性信息包括:集群ID、CPU能力、集群內(nèi)存能力、集群網(wǎng)絡能力； ②任務執(zhí)行隊列中的任務，具體有:需要創(chuàng)建的虛擬機規(guī)格，包括:CPU、內(nèi)存、硬盤，任務類型； ③調(diào)度域內(nèi)所有的物理機或集群上部署的VM或集群的信息； (3)方法的輸出 ①要部署虛擬機規(guī)格； ②要部署到的物理機的ID； ③要部署到的物理機所位于集群ID，O代表此物理機不屬于任何物理機集群； (4)方法的前提條件 ①只要還有可滿足用戶需求的資源，則不拒絕用戶； ②用戶可選的虛擬機服務器是確定的幾種規(guī)格；每個不同規(guī)格的虛擬機服務器都等效為一個或者幾個按CPU 計算能力同構(gòu)的基本計算能力單元； ③每一個物理服務器的與CPU相關(guān)的計算能力，使用基本計算能力單元表述；④除特別說明，CPU使用率指的是物理機CPU的使用率； ⑤每個CPU和每個內(nèi)存的利用率能夠通過監(jiān)控并且能將狀態(tài)返回給調(diào)度模塊； ⑥分配給一臺物理服務器上所有虛擬機的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡，上線不能超過物理服務器的上限； ⑦每一個虛擬機集群創(chuàng)建時，必須位于同一個物理機集群上，若虛擬機集群跨多個物理集群，允許分割在多個物理機集群內(nèi)； (5)調(diào)度方法詳細 動態(tài)反饋綜合負載均衡調(diào)度步驟如下: ①查看告警隊列是否為空，如果空，轉(zhuǎn)入步驟2，如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟④； ②查看手動優(yōu)化隊列是否為空，如果為空，則轉(zhuǎn)入步驟③，如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟⑤； ③查看新任務隊列是否為空，如果為空，則輸出:當前任務為空；如果不為空，轉(zhuǎn)入步驟⑥； ④觸發(fā)負載告警時，根據(jù)告警的物理機ID，首先決定遷移哪些虛擬機，如CPU告警時，用當前告警的CPU負載值減去負載均值，得到一個差值；用此差值比較此物理機上所有虛擬機CPU利用率，來決定遷移哪些虛擬機；然后為此虛擬機尋找合適的物理機進行部署；用步驟⑥的子方法找出合適的一個物理機，將要遷移的虛擬機遷移到物理機上； ⑤根據(jù)需要優(yōu)化的物理機ID，首先決定遷移哪些虛擬機，用當前此物理機的綜合負載Ia減去優(yōu)化目的值，用得到的差值比較此物理機上所有虛擬機的利用率，來決定遷移哪些虛擬機；其次為此虛擬機需找合適的物理機進行部署；利用步驟⑥中的二維網(wǎng)格方法找出合適的一個或者多個物理機，將移除的那些虛擬機部署到這些物理機上； ⑥基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，利用物理機內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡負載情況以及各自重要程度，自動選擇最優(yōu)的虛擬機宿主機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法，其特征在于:利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行資源的調(diào)度，以保證調(diào)度域資源的充分利用、高可用性和穩(wěn)定性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種云計算操作系統(tǒng)中動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法，在基于加權(quán)綜合負載的宿主機自動選擇方法基礎(chǔ)之上，進行動態(tài)反饋調(diào)度，針對服務器內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡綜合因素，對告警節(jié)點、手動優(yōu)化節(jié)點進行調(diào)度，或自動對系統(tǒng)進行調(diào)度，系統(tǒng)包括基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法；動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法；其中，基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法是指根據(jù)物理機內(nèi)存、CPU、網(wǎng)絡負載情況以及各自重要程度，自動選擇虛擬機宿主機的方法；動態(tài)反饋加權(quán)綜合負載調(diào)度方法是指利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行調(diào)度的策略和方法；利用基于加權(quán)綜合負載的宿主機選擇方法，根據(jù)調(diào)度域內(nèi)負載的動態(tài)變化，自動進行資源的調(diào)度，以保證調(diào)度域資源的充分利用、高可用性和穩(wěn)定性。
文檔編號H04L12/803GK103095599SQ20131001796
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者郭鋒, 劉正偉, 張培訓 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司