專利名稱：一種基于博弈論的虛擬化資源分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機(jī)資源管理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于博弈論的虛擬化資源分配方法。
背景技術(shù)：
隨著計算機(jī)軟硬件發(fā)展速度的加快，單臺計算機(jī)的性能不斷的提升，然而單臺計算機(jī)的資源使用率仍較低。計算系統(tǒng)虛擬化技術(shù)可以動態(tài)組織多種計算資源，隔離具體的硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng)之間的緊密依賴關(guān)系，實(shí)現(xiàn)透明化的可伸縮計算系統(tǒng)架構(gòu)，提高計算資源(如處理器、存儲器)的使用效率，在桌面領(lǐng)域和服務(wù)器領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 當(dāng)前，云計算是信息技術(shù)熱門領(lǐng)域之一，其核心支撐技術(shù)是計算機(jī)虛擬化，通過虛擬化技術(shù)將大規(guī)模系統(tǒng)中各種不同類型的異構(gòu)設(shè)備和資源通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供計算、存儲和業(yè)務(wù)訪問服務(wù)等。在虛擬化系統(tǒng)中，由于多個客戶虛擬機(jī)并存且競爭虛擬機(jī)資源，因此，在高并發(fā)情況下，必須提供一套有效的虛擬化資源管理方法，用來確定不同負(fù)載類型對資源類型的依賴關(guān)系，確保每一個客戶虛擬機(jī)有合理數(shù)量的虛擬資源，保證服務(wù)公平性的同時避免出現(xiàn)服務(wù)瓶頸，對具有不同優(yōu)等級虛擬機(jī)提供相應(yīng)的性能服務(wù)。在虛擬機(jī)系統(tǒng)中，虛擬機(jī)監(jiān)控器 (Virtual Machine Monitor, VMM)利用該方法，合理的回收與分配虛擬機(jī)資源，滿足不同客戶虛擬機(jī)對資源的請求。

發(fā)明內(nèi)容
由于當(dāng)前的虛擬機(jī)監(jiān)控器軟件不管其上層虛擬機(jī)的服務(wù)請求是否具有時效性或可等待性，均以公平的資源使用原則來調(diào)度資源，無法發(fā)揮整個計算機(jī)系統(tǒng)的最佳效能。因此，本發(fā)明能快速確定運(yùn)行在虛擬機(jī)上特定負(fù)載對虛擬資源類型(如處理器利用率、內(nèi)存容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬)的依賴關(guān)系。利用非合作博弈的標(biāo)價模型，客戶虛擬機(jī)對所需的虛擬機(jī)資源進(jìn)行報價，虛擬機(jī)監(jiān)控器根據(jù)所報價格結(jié)合本發(fā)明給出得效益函數(shù)，計算出使各虛擬機(jī)效益函數(shù)最大化的資源分配方案，最終提高虛擬化系統(tǒng)的性能和服務(wù)質(zhì)量。該發(fā)明包含兩部分的內(nèi)容利用正交設(shè)計，確定負(fù)載與某類虛擬計算機(jī)(處理器利用率、內(nèi)存容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬)資源依賴關(guān)系和基于虛擬機(jī)資源分配的非合作博弈標(biāo)價模型。(1)利用正交設(shè)計確定特定負(fù)載對不同虛擬資源依賴關(guān)系。針對已有的虛擬機(jī)監(jiān)控器考慮應(yīng)用程序與虛擬資源類型(處理器利用率、內(nèi)存容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬等)的關(guān)系，本發(fā)明利用正交設(shè)計，確定特定負(fù)載對處理器利用率、內(nèi)存容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬這三種資源的依賴關(guān)系。(2)基于虛擬機(jī)資源分配的非合作博弈標(biāo)價模型。根據(jù)負(fù)載對資源的不同依賴程度，設(shè)計出考慮負(fù)載特征的非合作標(biāo)價模型?？蛻籼摂M機(jī)綜合考慮響應(yīng)時間、吞吐率、處理器利用率、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬等特性，對所需的資源合理報價。根據(jù)模型定義的各虛擬機(jī)效益函數(shù)，給出納什均衡點(diǎn)時的資源分配方案。依方案虛擬機(jī)監(jiān)控器分配各客戶虛擬資源。本發(fā)明方法的具體步驟是
步驟1.根據(jù)正交表，結(jié)合當(dāng)前虛擬機(jī)內(nèi)存容量、網(wǎng)絡(luò)帶寬和處理器利用率三個參數(shù)， 對每個參數(shù)分別取三個值，形成9組資源分配的正交方案，使每組方案中三個參數(shù)值盡可能的接近于負(fù)載所需的資源容量。表1三因素三水平正交表
權(quán)利要求
1. 一種基于博弈論的虛擬化資源分配方法，其特征在于該方法包括如下步驟 步驟1.根據(jù)正交表，結(jié)合當(dāng)前虛擬機(jī)內(nèi)存容量、網(wǎng)絡(luò)帶寬和處理器利用率三個參數(shù)， 對每個參數(shù)分別取三個值，形成9組資源分配的正交方案，使每組方案中三個參數(shù)值盡可能的接近于負(fù)載所需的資源容量；步驟2.在特定負(fù)載情況下，參數(shù)控制器控制資源分配，吐率記錄器記錄在不同正交方案下的服務(wù)器性能指標(biāo)，服務(wù)器性能指標(biāo)主要考慮系統(tǒng)吞吐率；步驟3.對正交方案進(jìn)行方差分析，計算出影響吞吐率主要因素，從而能確定在該特定負(fù)載下對虛擬資源類型的依賴關(guān)系；步驟4.結(jié)合非合作博弈標(biāo)價模型，設(shè)計出具有負(fù)載特征的虛擬機(jī)效益函數(shù)和松弛迭代表達(dá)式；步驟5.根據(jù)各客戶虛擬機(jī)的報價和各虛擬機(jī)效益函數(shù)，將產(chǎn)生納什均衡點(diǎn)時的資源分配方案，依照該資源分配方案分配客戶虛擬機(jī)所需資源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于博弈論的虛擬化資源分配方法。目前的虛擬機(jī)監(jiān)控器軟件和操作系統(tǒng)不區(qū)分具體虛擬機(jī)應(yīng)用程序的資源使用特點(diǎn)，無法確保重要應(yīng)用程序和客戶機(jī)操作系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。本發(fā)明包含兩部分的內(nèi)容利用正交設(shè)計確定特定負(fù)載與不同類型虛擬資源依賴關(guān)系、基于非合作博弈標(biāo)價模型的虛擬機(jī)資源分配的。通過本發(fā)明提供的博弈論的虛擬化資源管理方法，可以在系統(tǒng)高度競爭的情況下有效緩解系統(tǒng)資源的競爭程度，顯著提高整個虛擬化系統(tǒng)的性能和服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號G06F9/50GK102567077SQ20111042032
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者萬健, 張紀(jì)林, 徐向華, 殷昱煜, 蔣從鋒, 鄧德傳 申請人:杭州電子科技大學(xué)