云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及云平臺(tái)技術(shù)，具體的說(shuō)是涉及一種在云平臺(tái)環(huán)境中部署虛擬機(jī)時(shí)，資源調(diào)度模型及其目標(biāo)主機(jī)選擇方法。本發(fā)明提出基于可用資源二維鏈表的目標(biāo)主機(jī)優(yōu)選方法，它能根據(jù)虛擬機(jī)部署的資源需求在可用資源二維鏈表中快速定位目標(biāo)主機(jī)候選集，從較小范圍的候選集中搜索目標(biāo)主機(jī)，可提高目標(biāo)主機(jī)選定速度。本發(fā)明也改進(jìn)了主機(jī)選擇策略和主機(jī)選擇算法，用戶(hù)可靈活選擇基于快速方式部署或基于負(fù)載均衡方式部署虛擬機(jī)，該選擇算法可以?xún)?yōu)選出一個(gè)最適合的目標(biāo)主機(jī)部署虛擬機(jī)，并滿(mǎn)足平臺(tái)主機(jī)間負(fù)載均衡性。本發(fā)明尤其適用于云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇。
【專(zhuān)利說(shuō)明】云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于云平臺(tái)技術(shù)，具體的說(shuō)是涉及一種在云平臺(tái)環(huán)境中部署虛擬機(jī)時(shí)，資源調(diào)度模型及其目標(biāo)主機(jī)選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002]云計(jì)算(Cloud computing)是近幾年興起的技術(shù)方向，也是目前信息【技術(shù)領(lǐng)域】的研究熱點(diǎn)。云計(jì)算通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向用戶(hù)提供按需的、可伸縮的分布式資源服務(wù)。如IaaS云平臺(tái)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)中心服務(wù)器硬件資源虛擬化成一個(gè)統(tǒng)一的虛擬機(jī)資源池，然后借助虛擬化管理平臺(tái)把系統(tǒng)中所有的資源按照實(shí)際需求或其他策略通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給用戶(hù)使用。由于云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)資源的統(tǒng)一管理，用戶(hù)不再負(fù)責(zé)底層硬件設(shè)施、系統(tǒng)平臺(tái)的管理，甚至也不需要負(fù)責(zé)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)與維護(hù)，而只需關(guān)注如何使用云服務(wù)處理業(yè)務(wù)需求，這樣就大大降低了企業(yè)的業(yè)務(wù)信息化運(yùn)行維護(hù)成本。
[0003]云計(jì)算資源管理是云計(jì)算技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，其效率直接影響整個(gè)云平臺(tái)的工作性能。云資源管理系統(tǒng)作為云計(jì)算平臺(tái)底層資源的管理軟件，對(duì)平臺(tái)提供云服務(wù)至關(guān)重要。云資源管理系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是降低虛擬資源的使用管理難度和提高對(duì)平臺(tái)資源的有效利用。在云資源管理系統(tǒng)中，虛擬機(jī)資源管理是至關(guān)重要的。為了實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)彈性計(jì)算，云資源管理系統(tǒng)需要解決運(yùn)行節(jié)點(diǎn)的負(fù)載均衡，即按一定策略將運(yùn)行任務(wù)調(diào)度到平臺(tái)恰當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)上運(yùn)行，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行負(fù)載率大體一致。
[0004]在云資源管理系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行主機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的負(fù)載均衡，需要在云平臺(tái)主機(jī)之間進(jìn)行虛擬機(jī)部署、遷移、啟停等操作。在進(jìn)行虛擬機(jī)部署時(shí)，需要選擇虛擬機(jī)鏡像模板、定制化虛擬機(jī)參數(shù)、選擇目標(biāo)主機(jī)位置、啟動(dòng)虛擬機(jī)等步驟。其中選擇目標(biāo)主機(jī)是最重要的步驟，因?yàn)樗窃瀑Y源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主機(jī)負(fù)載均衡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0005]在部署虛擬機(jī)時(shí)，選擇目標(biāo)主機(jī)方法主要有輪轉(zhuǎn)法、加權(quán)輪轉(zhuǎn)法、最小負(fù)載優(yōu)先法、局部搜索法。選擇目標(biāo)主機(jī)，除了考慮虛擬機(jī)資源需求與平臺(tái)各主機(jī)空閑資源的最佳適配外，還需要考慮當(dāng)前平臺(tái)各主機(jī)的負(fù)載情況以及選擇算法的時(shí)間復(fù)雜度等因素。
[0006]輪轉(zhuǎn)法通常是將平臺(tái)的運(yùn)行主機(jī)組成一個(gè)環(huán)行隊(duì)列。在外部請(qǐng)求在主機(jī)中部署虛擬機(jī)時(shí)，依次選擇一個(gè)符合資源需求的目標(biāo)主機(jī)。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單，但該方法容易帶來(lái)平臺(tái)主機(jī)之間的負(fù)載不均衡問(wèn)題。
[0007]加權(quán)輪轉(zhuǎn)法則在輪轉(zhuǎn)法上進(jìn)行一定改進(jìn)，它根據(jù)主機(jī)的空閑資源狀態(tài)，賦予主機(jī)在環(huán)隊(duì)列中選取的權(quán)值。如果輪轉(zhuǎn)的物理主機(jī)的權(quán)值為0，則跳過(guò)該主機(jī)并選擇下一臺(tái)；如被選擇的主機(jī)的權(quán)值不為0，且可用資源滿(mǎn)足用戶(hù)需求，則選中該主機(jī)并將該主機(jī)的權(quán)值減1，后繼的選擇在前次選擇的基礎(chǔ)上輪轉(zhuǎn)。雖然，這種方法可以一定程度上改進(jìn)主機(jī)間負(fù)載均衡問(wèn)題，但是虛擬機(jī)部署需求與主機(jī)空閑資源的多種變化情況仍然會(huì)帶來(lái)平臺(tái)主機(jī)間負(fù)載不均衡問(wèn)題；另外加權(quán)輪轉(zhuǎn)法需要選擇算法實(shí)時(shí)地修改各個(gè)主機(jī)的權(quán)值，這些公共變量需要進(jìn)行加鎖解鎖，影響主機(jī)選擇算法執(zhí)行速度。
[0008]最小負(fù)載優(yōu)先法是每次部署虛擬機(jī)時(shí)，首先檢查當(dāng)前一段時(shí)間內(nèi)所有主機(jī)的負(fù)載情況，然后選擇該段時(shí)間內(nèi)負(fù)載最輕的主機(jī)部署虛擬機(jī)。這種方法可解決主機(jī)間負(fù)載均衡問(wèn)題，但是可能存在平臺(tái)主機(jī)資源利用率低的問(wèn)題。
[0009]局部搜索算法是不斷地搜索滿(mǎn)足用戶(hù)需求的目標(biāo)主機(jī)，該算法是一種簡(jiǎn)單的貪心搜索，每次從當(dāng)前解的臨近解空間中選擇一個(gè)最優(yōu)解作為當(dāng)前解，得到最優(yōu)解或者逼近最優(yōu)解。該方法雖然可以?xún)?yōu)選目標(biāo)主機(jī)，但該算法計(jì)算耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述傳統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法。
[0011]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012]a.設(shè)置云資源訪(fǎng)問(wèn)接口將外部虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)放入部署請(qǐng)求隊(duì)列中；
[0013]b.設(shè)置虛擬機(jī)管理模塊通過(guò)主機(jī)資源監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前平臺(tái)各主機(jī)資源與負(fù)載數(shù)據(jù)，并將可用于部署虛擬機(jī)的主機(jī)標(biāo)號(hào)記錄在可用資源二維鏈表中，所述可用資源二維鏈表中按照各主機(jī)空閑資源量倒序排列主機(jī)標(biāo)號(hào)結(jié)點(diǎn)；
[0014]c.虛擬機(jī)管理模塊從步驟a中部署請(qǐng)求隊(duì)列中提取一個(gè)虛擬機(jī)部署任務(wù)，通過(guò)目標(biāo)主機(jī)選擇模塊確定該虛擬機(jī)部署任務(wù)將部署的目標(biāo)主機(jī)，其具體方法為:
[0015]Cl.目標(biāo)主機(jī)選擇模塊根據(jù)該虛擬機(jī)部署任務(wù)的資源需求，在步驟b中所述的可用資源二維鏈表中定位目標(biāo)主機(jī)候選集，其具體方法為根據(jù)該虛擬機(jī)部署任務(wù)的資源需求，在可用資源二維鏈表中找出滿(mǎn)足虛擬機(jī)CPU資源需求和內(nèi)存需求的候選主機(jī)集合；
[0016]c2.根據(jù)目標(biāo)主機(jī)候選算法在目標(biāo)主機(jī)候選集中選出最小部署代價(jià)的目標(biāo)主機(jī)，并將選定的目標(biāo)主機(jī)的標(biāo)號(hào)返回虛擬機(jī)管理模塊進(jìn)行虛擬機(jī)部署。
[0017]具體的，其特征在于，步驟a的具體方法為:
[0018]在虛擬機(jī)管理系統(tǒng)中，建立一個(gè)隊(duì)列緩沖區(qū)，用于存放虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)。在隊(duì)列單元中記錄虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)信息，主要包括虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)標(biāo)識(shí)、部署資源需求(CPU內(nèi)核個(gè)數(shù)、內(nèi)存量、磁盤(pán)量)、虛擬機(jī)鏡像模板等信息。虛擬機(jī)部署資源請(qǐng)求任務(wù)r可表不為:
[0019]r = <Rid, Ru, Rm, Rhd, Rim>。
[0020]其中，Rid為虛擬機(jī)部署請(qǐng)求的唯一標(biāo)識(shí)；RU為請(qǐng)求的CPU內(nèi)核個(gè)數(shù)；Rm為請(qǐng)求的內(nèi)存量；Rhd為請(qǐng)求的磁盤(pán)量；Rini為請(qǐng)求的虛擬機(jī)鏡像模板。
[0021]具體的，步驟b中所述資源二維鏈表由水平鏈表和垂直鏈表構(gòu)成，其中構(gòu)成水平鏈表的各個(gè)結(jié)點(diǎn)表不不同的可用CPU內(nèi)核數(shù),具有相同CPU內(nèi)核數(shù)的主機(jī)標(biāo)號(hào)構(gòu)成垂直鏈表，并與相應(yīng)的水平鏈表結(jié)點(diǎn)連接。
[0022]具體的，步驟c中通過(guò)目標(biāo)主機(jī)選擇模塊確定該虛擬機(jī)部署任務(wù)將部署的目標(biāo)主機(jī)為采用快速選擇策略，具體為:
[0023]cll.目標(biāo)主機(jī)選擇模塊根據(jù)虛擬機(jī)部署的CPU資源需求，在可用資源二維鏈表的水平鏈表中按可用CPU資源從大到小的順序選擇具有最大可用CPU資源的水平鏈表結(jié)點(diǎn)；
[0024]cl2.根據(jù)虛擬機(jī)部署的內(nèi)存資源需求，在與選擇的水平鏈表結(jié)點(diǎn)相連接的垂直鏈表中查詢(xún)是否具有滿(mǎn)足內(nèi)存資源需求的主機(jī)標(biāo)號(hào)，若有，則將查詢(xún)到的主機(jī)標(biāo)號(hào)作為目標(biāo)主機(jī)；若否，則在水平鏈表中按從大到小的順序選擇下一個(gè)水平鏈表結(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟cl2。
[0025]具體的，步驟c中通過(guò)目標(biāo)主機(jī)選擇模塊確定該虛擬機(jī)部署任務(wù)將部署的目標(biāo)主機(jī)為采用基于負(fù)載均衡的選擇策略，具體為:
[0026]cll.目標(biāo)主機(jī)選擇模塊根據(jù)虛擬機(jī)部署的CPU資源需求，在可用資源二維鏈表中選出滿(mǎn)足部署虛擬機(jī)CPU資源需求的所有主機(jī)結(jié)點(diǎn)集合；
[0027]cl2.根據(jù)虛擬機(jī)部署的內(nèi)存資源需求，在步驟cll中選出的主機(jī)結(jié)點(diǎn)集合中選出滿(mǎn)足內(nèi)存資源需求的主機(jī)結(jié)點(diǎn)集合,并標(biāo)記為候選主機(jī)集合；
[0028]cl3.分別計(jì)算出候選主機(jī)集合中各主機(jī)部署虛擬機(jī)的代價(jià)值；
[0029]cl4.選擇具有最小代價(jià)值的主機(jī)作為虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)。
[0030]具體的，所述計(jì)算出候選主機(jī)集合中各主機(jī)部署虛擬機(jī)的代價(jià)值的具體方法為:
[0031]采用平臺(tái)主機(jī)間的負(fù)載均衡度LoadPlat表示主機(jī)部署虛擬機(jī)的代價(jià)值，平臺(tái)主機(jī)間的負(fù)載均衡度LoadPlat表示為:
【權(quán)利要求】
1.云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法，其特征在于，包括以下步驟: a.設(shè)置云資源訪(fǎng)問(wèn)接口將外部虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)放入部署請(qǐng)求隊(duì)列中； b.設(shè)置虛擬機(jī)管理模塊通過(guò)主機(jī)資源監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前平臺(tái)各主機(jī)資源與負(fù)載數(shù)據(jù)，并將可用于部署虛擬機(jī)的主機(jī)標(biāo)號(hào)列表記錄在可用資源二維鏈表中，所述可用資源二維鏈表中按照各主機(jī)空閑資源量倒序排列主機(jī)標(biāo)號(hào)結(jié)點(diǎn)； c.虛擬機(jī)管理模塊從步驟a中部署請(qǐng)求隊(duì)列中提取一個(gè)虛擬機(jī)部署任務(wù)，通過(guò)目標(biāo)主機(jī)選擇模塊確定該虛擬機(jī)部署任務(wù)將部署的目標(biāo)主機(jī)，其具體方法為: Cl.目標(biāo)主機(jī)選擇模塊根據(jù)該虛擬機(jī)部署任務(wù)的資源需求，在步驟b中所述的可用資源二維鏈表中定位目標(biāo)主機(jī)候選集，其具體方法為根據(jù)該虛擬機(jī)部署任務(wù)的資源需求，在可用資源二維鏈表中找出滿(mǎn)足虛擬機(jī)CPU資源需求和內(nèi)存需求的候選主機(jī)集合； c2.根據(jù)目標(biāo)主機(jī)候選算法在目標(biāo)主機(jī)候選集中選出最小部署代價(jià)的目標(biāo)主機(jī)，并將選定的目標(biāo)主機(jī)的標(biāo)號(hào)返回虛擬機(jī)管理模塊進(jìn)行虛擬機(jī)部署。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法，其特征在于，步驟a的具體方法為: 在虛擬機(jī)管理系統(tǒng)中，建立一個(gè)隊(duì)列緩沖區(qū)，用于存放虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)，在隊(duì)列單元中記錄虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)信息，包括虛擬機(jī)部署請(qǐng)求任務(wù)標(biāo)識(shí)、部署資源需求和虛擬機(jī)鏡像模板，所述部署資源需求包括CPU內(nèi)核個(gè)數(shù)、內(nèi)存量和磁盤(pán)量，虛擬機(jī)部署資源請(qǐng)求任務(wù)r可表示為:
r = <Rid, Ru, Rm, Rhd, Rim>, 其中，Rid為虛擬機(jī)部署請(qǐng)求的唯一標(biāo)識(shí)；RU為請(qǐng)求的CPU內(nèi)核個(gè)數(shù)Ani為請(qǐng)求的內(nèi)存量；Rhd為請(qǐng)求的磁盤(pán)量；Rim為請(qǐng)求的虛擬機(jī)鏡像模板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法，其特征在于，步驟b中所述資源二維鏈表由水平鏈表和垂直鏈表構(gòu)成，其中構(gòu)成水平鏈表的各個(gè)結(jié)點(diǎn)表不不同的可用CPU內(nèi)核數(shù),具有相同CPU內(nèi)核數(shù)的主機(jī)標(biāo)號(hào)構(gòu)成垂直鏈表,并與相應(yīng)的水平鏈表結(jié)點(diǎn)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法，其特征在于，步驟c中通過(guò)目標(biāo)主機(jī)選擇模塊確定該虛擬機(jī)部署任務(wù)將部署的目標(biāo)主機(jī)為采用快速選擇策略，具體為: cll.目標(biāo)主機(jī)選擇模塊根據(jù)虛擬機(jī)部署的CPU資源需求，在可用資源二維鏈表的水平鏈表中按可用CPU資源從大到小的順序選擇具有最大可用CPU資源的水平鏈表結(jié)點(diǎn)；cl2.根據(jù)虛擬機(jī)部署的內(nèi)存資源需求，在與選擇的水平鏈表結(jié)點(diǎn)相連接的垂直鏈表中查詢(xún)是否具有滿(mǎn)足內(nèi)存資源需求的主機(jī)標(biāo)號(hào)，若有，則將查詢(xún)到的主機(jī)標(biāo)號(hào)作為目標(biāo)主機(jī)；若否，則在水平鏈表中按從大到小的順序選擇下一個(gè)水平鏈表結(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟cl2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法，其特征在于，步驟c中通過(guò)目標(biāo)主機(jī)選擇模塊確定該虛擬機(jī)部署任務(wù)將部署的目標(biāo)主機(jī)為采用基于負(fù)載均衡的選擇策略，具體為: cll.目標(biāo)主機(jī)選擇模塊根據(jù)虛擬機(jī)部署的CPU資源需求，在可用資源二維鏈表中選出滿(mǎn)足部署虛擬機(jī)CPU資源需求的所有主機(jī)結(jié)點(diǎn)集合； cl2.根據(jù)虛擬機(jī)部署的內(nèi)存資源需求，在步驟cll中選出的主機(jī)結(jié)點(diǎn)集合中選出滿(mǎn)足內(nèi)存資源需求的主機(jī)結(jié)點(diǎn)集合，并標(biāo)記為候選主機(jī)集合； cl3.分別計(jì)算出候選主機(jī)集合中各主機(jī)部署虛擬機(jī)的代價(jià)值； cl4.選擇具有最小代價(jià)值的主機(jī)作為虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的云平臺(tái)環(huán)境下虛擬機(jī)部署的目標(biāo)主機(jī)選擇方法，其特征在于，所述計(jì)算出候選主機(jī)集合中各主機(jī)部署虛擬機(jī)的代價(jià)值的具體方法為: 采用平臺(tái)主機(jī)間的負(fù)載均衡度LoadPlat表示主機(jī)部署虛擬機(jī)的代價(jià)值，平臺(tái)主機(jī)間的負(fù)載均衡度LoadPlat表示為:
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK104008002SQ201410268251
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】陸鑫, 蘇晶 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)