專利名稱：一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及云計算領(lǐng)域，特別涉及一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的基于策略的計算任務(wù)及虛擬機部署方法。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)中心是由一整套復(fù)雜的設(shè)施組成，包括計算機系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備 (例如通信和存儲系統(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)平臺等方面。此外，計算任務(wù)對資源服務(wù)能力請求的不斷變化也是影響資源利用率的重要因素。通常，在計算任務(wù)高峰期時會給服務(wù)器資源帶來沉重的負載壓力，當新的計算任務(wù)到來時，需要為其開啟并分配新的硬件資源，以提供大量的資源來滿足高峰期計算任務(wù)的需求。而計算任務(wù)高峰期盡管不可避免但也不是經(jīng)常性的，當高峰期過后，會嚴重影響資源利用率。與低下的資源利用率相關(guān)的問題是能耗爆炸式的增長。目前數(shù)據(jù)中心對資源的利用日益暴露出能耗高、效率低、浪費多等諸多問題。節(jié)省數(shù)據(jù)中心能耗、構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心不僅成為計算機領(lǐng)域一個意義重大、需要迫切解決的課題，也成為影響社會可持續(xù)發(fā)展和國家發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要因素。
在下一代高性能計算環(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。在虛擬化的計算環(huán)境中，所有的硬件資源可以作為一個通用的共享基礎(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)請求動態(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算任務(wù)遷移到負載較輕的服務(wù)器中執(zhí)行，從而使得負載均衡；或?qū)⒂嬎闳蝿?wù)遷移到未達到最大利用率的服務(wù)器中執(zhí)行，而將釋放出來的服務(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制，如掛起、遷移，來實現(xiàn)計算任務(wù)動態(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)器當前的負載狀態(tài)對計算任務(wù)做被動的遷移。
計算任務(wù)本身具有一些服務(wù)質(zhì)量(QoS, Quality of Services)限制因素,如截止時間限制、調(diào)度費用預(yù)算等，因此，這些QoS限制因素也成為在虛擬化計算環(huán)境中部署計算任務(wù)時需要重點考慮的影響因素。對于資源使用者來說，滿足其QoS請求是最大目標，而對于資源提供者來說，在滿足計算任務(wù)的QoS請求的同時，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)衡資源請求者和資源提供者之間的目標，實現(xiàn)各參與方的雙贏或者全贏。為了實現(xiàn)該目標，目前大部分研究和技術(shù)同時關(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多目標問題，可采用啟發(fā)式的智能進化算法進行求解。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中考慮計算任務(wù)的資源請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 中考慮了計算任務(wù)的截止時間要求，并分別從不能滿足計算任務(wù)截止時間要求以及在可能滿足計算任務(wù)截止時間要求時平衡負載壓力兩方面做了說明。雖然上述現(xiàn)有技術(shù)中，考慮了資源分配以及計算任務(wù)QoS請求等因素，但大部分方法主要是針對傳統(tǒng)的計算環(huán)境，如網(wǎng)格計算環(huán)境而提出的。虛擬化是下一代高性能計算環(huán)境發(fā)展的趨勢，在滿足計算任務(wù)QoS請求的同時，合理地分配虛擬資源和物理資源以提高計算環(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)注和研究的重點課題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，在計算任務(wù)可接受的特定QoS請求違背率的范圍內(nèi)，提高資源利用率和能量效率。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，包括以下步驟SI為計算任務(wù)分配虛擬機，將待運行的具有QoS請求的計算任務(wù)按照規(guī)模大小劃分為同構(gòu)計算任務(wù)，同構(gòu)計算任務(wù)具有能夠共享同一臺虛擬機的特性。S2對同構(gòu)計算任務(wù)的虛擬資源請求進行建模，然后分配虛擬機，并對虛擬機進行性能參數(shù)的設(shè)置；步驟S2所述分配虛擬機，為新到來的計算任務(wù)分配一個新虛擬機，新虛擬機的資源服務(wù)能力是根據(jù)待部署到該虛擬機上的計算任務(wù)的資源請求而定的，具體按照下式為新到來的計算任務(wù)分配新虛擬機
權(quán)利要求
1.一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，其特征在于，包括以下步驟 SI將待運行的具有QoS請求的計算任務(wù)按照規(guī)模大小劃分為按照規(guī)模大小劃分為同構(gòu)計算任務(wù)，同構(gòu)計算任務(wù)具有能夠共享同一臺虛擬機的特性； S2對同構(gòu)計算任務(wù)的虛擬資源請求進行建模，然后分配虛擬機并對虛擬機進行性能參數(shù)的設(shè)置，具體按照下式為新到來的計算任務(wù)分配新虛擬機，計算任務(wù)對虛擬資源服務(wù)能力的請求以一定比例適當超出其實際所能提供的服務(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)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，其特征在于，步驟S2所述分配虛擬機，如果新到來的計算任務(wù)與當前的已經(jīng)分配了目標虛擬機的計算任務(wù)是同構(gòu)的，則按下式將新到來的計算任務(wù)部署到該虛擬機中，計算任務(wù)對虛擬資源服務(wù)能力的請求以一定比例適當超出其實際所能提供的服務(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)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，其特征在于，步驟S3所述的為步驟S2部署的虛擬機分配物理主機，具體按照下式為新部署的虛擬機分配物理主機，虛擬機對物理資源服務(wù)能力的請求以一定比例適當超出其實際所能提供的服務(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)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，其特征在于，所述為虛擬機分配物理主機，如果當前已經(jīng)開啟的物理主機的資源服務(wù)能力不能滿足新實例化的虛擬機的資源請求，則為新虛擬機重新開啟空閑的物理主機并進行資源分配，具體按以下公式進行，虛擬機對物理資源服務(wù)能力的請求以一定比例適當超出其實際所能提供的服務(wù)能力
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，其特征在于，所述具有QoS請求的計算任務(wù)為具有軟截止時間限制的計 算任務(wù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在虛擬化數(shù)據(jù)中心內(nèi)的計算任務(wù)及虛擬機部署方法，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超出其實際所能提供的服務(wù)能力的前提下，優(yōu)化計算任務(wù)的QoS需求以及提高數(shù)據(jù)中心的資源利用率。本發(fā)明的步驟包括三個階段，將計算任務(wù)劃分為同構(gòu)計算任務(wù)；對同構(gòu)計算任務(wù)的虛擬資源請求進行建模，按需分配虛擬機；根據(jù)上一步驟所需部署的虛擬機的物理資源請求進行建模，按需開啟物理主機。本發(fā)明可應(yīng)用于具有不同特征的計算任務(wù)，適用于不同類型的數(shù)據(jù)中心場景，并且在滿足QoS需求及提高資源利用率之間存在一個合理的資源服務(wù)能力偏轉(zhuǎn)比例臨界值。
文檔編號G06F9/455GK102981890SQ201210506689
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者董守斌, 陶銘, 張凌, 董守玲 申請人:華南理工大學(xué)