專利名稱：一種虛擬化資源調(diào)度的方法及虛擬化資源調(diào)度系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及虛擬化資源調(diào)度技術，特別涉及一種虛擬化資源調(diào)度的方法及虛擬化資源調(diào)度系統(tǒng)。
背景技術：
自從亞馬遜與2006年推出彈性計算云(EC2，Elastic Compute Cloud)平臺并大獲成功之后，業(yè)界掀起了一股基于虛擬化彈性資源池提供共享數(shù)據(jù)中心基礎設施，對內(nèi)整合(私有云)共享資源或對外租賃服務的全新商業(yè)模式(IaaS模式的公有云)研究的旋風。虛擬化技術和彈性計算云平臺的結合帶來了全新的資源整合和使用模式，其中， 資源的按需分配和動態(tài)流動對于提高彈性計算云平臺資源的利用率、提高彈性計算云服務的服務質(zhì)量以及降低彈性計算云用戶的總體擁有成本具有十分重要的意義。在云計算資源池中，每個物理服務器通過運行虛擬化軟件，從而被虛擬化成若干相互獨立的虛擬機，作為業(yè)務實體承載的單位。虛擬化的該物理服務器對應的各虛擬機之間共享該物理服務器的硬件資源，也就是說，該物理服務器的硬件資源可以被對應的各虛擬機共享，即可以在本地資源之間進行調(diào)度?，F(xiàn)有技術中，本地資源主要包括CPU資源和內(nèi)存資源，下面對本地資源調(diào)度進行簡要說明。本地CPU資源調(diào)度方法

圖1為現(xiàn)有進行CPU資源調(diào)度的虛擬機監(jiān)視器結構示意圖。參見圖1，虛擬機監(jiān)視器包括截獲模塊，用于截獲多個客戶操作系統(tǒng)發(fā)送的頻率調(diào)整指令，并獲取所有頻率調(diào)整指令各自對應的期望頻率；獲取模塊，用于根據(jù)期望頻率獲取所有期望頻率各自對應的虛擬CPU的負載信息；分配模塊，用于根據(jù)虛擬CPU的負載信息分配真實CPU資源，進一步地，負載越重的虛擬CPU分配到的真實CPU資源越多。本地內(nèi)存資源調(diào)度方法區(qū)別于本地CPU資源調(diào)度方法注重優(yōu)化調(diào)度策略設計的特點，在虛擬化平臺上進行本地內(nèi)存資源調(diào)度，還面臨著虛擬機內(nèi)部內(nèi)存使用情況獲取不易與內(nèi)存需求預測等實際困難，因此，在調(diào)度策略上，基于每個虛擬機擁有相同的業(yè)務優(yōu)先級的假設，并以最小化本地與中斷次數(shù)為優(yōu)化目標，通過在該物理服務器對應的多個虛擬機之間設置進行兩兩迭代的試探搜索算法，根據(jù)試探搜索算法結果進行內(nèi)存資源調(diào)度。隨著虛擬化技術以及資源共享研究的不斷深入，跨越物理服務器邊界在全局范圍內(nèi)實現(xiàn)資源的動態(tài)共享與實時調(diào)度成為虛擬化資源共享調(diào)度發(fā)展的趨勢，但由上述可見， 現(xiàn)有的虛擬化資源調(diào)度方法，基本局限在一臺物理服務器對應的多個虛擬機內(nèi)部進行資源調(diào)度，虛擬化資源調(diào)度模型過于簡單，沒有綜合考慮到全局資源調(diào)度方案中，資源遠程使用時不可忽視的性能成本與網(wǎng)絡容量限制等因素，缺乏虛擬化全局資源、優(yōu)化全局資源調(diào)度
5的能力。與傳統(tǒng)的資源調(diào)度以資源為對象在業(yè)務實體之間進行細粒度優(yōu)化調(diào)度的視角不同，虛擬機遷移調(diào)度方法采用業(yè)務實體遷移的方式來實現(xiàn)各類資源的全局配置，虛擬化資源系統(tǒng)根據(jù)各物理服務器資源情況，以虛擬機為調(diào)度單位，將虛擬機在各物理服務器之間進行調(diào)度，這樣，資源可在多個物理服務器之間共享。但該虛擬機遷移調(diào)度方法中，以虛擬機為調(diào)度單位，調(diào)度單位粒度較粗，例如，不足一個調(diào)度單位的資源不參與調(diào)度，使得調(diào)度效率較低，資源在全局得不到有效的優(yōu)化調(diào)度；而且，每次資源調(diào)度，可能需要對原有已調(diào)度的資源進行重新調(diào)度，調(diào)度較為復雜，使得單次調(diào)度所涉及資源類型復雜，例如，需要涉及CPU資源、內(nèi)存資源、磁盤資源等的綜合決策，并受到物理服務器資源具體配置等諸多條件限制，其最優(yōu)化調(diào)度問題不能直接建模為連續(xù)規(guī)劃問題；進一步地，上述現(xiàn)有技術均采用靜態(tài)設計思路，未統(tǒng)籌考慮資源池建設與運營生命周期內(nèi)資源配置與業(yè)務部署方案，以及業(yè)務負載壓力等動態(tài)可變因素對于調(diào)度效果的影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種虛擬化資源調(diào)度的方法，提高資源調(diào)度效率、實現(xiàn)資源在全局的優(yōu)化調(diào)度。本發(fā)明的另一目的在于提出一種虛擬化資源調(diào)度系統(tǒng)，提高資源調(diào)度效率、實現(xiàn)資源在全局的優(yōu)化調(diào)度。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種虛擬化資源調(diào)度的方法，該方法包括接收來自外部管理用戶請求，或，按照預先設置策略觸發(fā)調(diào)度請求，根據(jù)當前系統(tǒng)中虛擬機和物理服務器的資源需求信息，計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案；根據(jù)接收的虛擬化資源調(diào)度方案中包含的物理服務器資源流動信息，調(diào)度相關物理服務器的資源；根據(jù)虛擬化資源調(diào)度方案包含的容量信息，與相應物理服務器建立該容量的資源通道；從映射的物理服務器獲取調(diào)度資源，為外部的業(yè)務實體提供調(diào)度的虛擬資源。物理服務器的資源需求信息包括物理服務器節(jié)點的可供量或需求量信息，采用貪心匹配算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。所述采用貪心匹配算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案具體包括獲取資源池物理服務器節(jié)點集合以及資源產(chǎn)銷關系信息Si,其中，Si表示第i個物理服務器節(jié)點的可供量或需求量；將所有本地資源供大于求的物理服務器節(jié)點按產(chǎn)量從大到小排列組成隊列0 ；將所有本地資源供不應求的物理服務器節(jié)點按需求從大到小排列組成隊列I ；從隊列0和隊列I中分別取出物理服務器節(jié)點i和物理服務器節(jié)點j 如果|Si| > | |，將U — j:Sj}加入虛擬化資源調(diào)度方案，更新Si = Si+ ，將i 重新插入隊列I ；如果I Si I < I Sj I，將U — j SiI加入虛擬化資源調(diào)度方案，更新~ = si+Sj,將j 重新插入隊列0 ；輸出虛擬化資源調(diào)度方案。
所述物理服務器的資源需求信息中進一步包括資源遠程調(diào)運成本信息，采用運輸優(yōu)化算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。所述采用運輸優(yōu)化算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案具體包括獲取資源供大于求的物理服務器節(jié)點可供資源 ；獲取資源供不應求的物理服務器節(jié)點…；獲取第i個資源供大于求的物理服務器節(jié)點與第j個資源供不應求的物理服務器節(jié)點的資源遠程調(diào)運成本cij; 計算
權利要求
1.一種虛擬化資源調(diào)度的方法，其特征在于，該方法包括接收來自外部管理用戶請求，或，按照預先設置策略觸發(fā)調(diào)度請求，根據(jù)當前系統(tǒng)中虛擬機和物理服務器的資源需求信息，計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案；根據(jù)接收的虛擬化資源調(diào)度方案中包含的物理服務器資源流動信息，調(diào)度相關物理服務器的資源；根據(jù)虛擬化資源調(diào)度方案包含的容量信息，與相應物理服務器建立該容量的資源通道；從映射的物理服務器獲取調(diào)度資源，為外部的業(yè)務實體提供調(diào)度的虛擬資源。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，物理服務器的資源需求信息包括物理服務器節(jié)點的可供量或需求量信息，采用貪心匹配算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用貪心匹配算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案具體包括獲取資源池物理服務器節(jié)點集合以及資源產(chǎn)銷關系信息Si,其中，Si表示第i個物理服務器節(jié)點的可供量或需求量；將所有本地資源供大于求的物理服務器節(jié)點按產(chǎn)量從大到小排列組成隊列0 ； 將所有本地資源供不應求的物理服務器節(jié)點按需求從大到小排列組成隊列I ； 從隊列0和隊列I中分別取出物理服務器節(jié)點i和物理服務器節(jié)點j 如果IsiI > IsjI，將U — j:Sj}加入虛擬化資源調(diào)度方案，更新Si = Si+Sj，將i重新插入隊列I ；如果IsiI < ιS」，將U — j:sj加入虛擬化資源調(diào)度方案，更新 =，將j重新插入隊列O ；輸出虛擬化資源調(diào)度方案。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述物理服務器的資源需求信息中進一步包括資源遠程調(diào)運成本信息，采用運輸優(yōu)化算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用運輸優(yōu)化算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案具體包括獲取資源供大于求的物理服務器節(jié)點可供資源 ； 獲取資源供不應求的物理服務器節(jié)點bj ；獲取第i個資源供大于求的物理服務器節(jié)點與第j個資源供不應求的物理服務器節(jié)點的資源遠程調(diào)運成本Cij ；m η計算ΣΣ 的最小值；式中，
6.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述物理服務器的資源需求信息中進一步包括資源遠程調(diào)運成本信息，采用最短路算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
7.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述物理服務器的資源需求信息中進一步包括資源遠程調(diào)運成本信息以及網(wǎng)絡系統(tǒng)負載信息，采用最小費用流算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，當資源瓶頸在于物理服務器端時，通過邏輯池方法獲取資源遠程調(diào)運成本信息。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，當資源瓶頸在于網(wǎng)絡連接時，通過物理池方法獲取資源遠程調(diào)運成本信息。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述物理服務器的資源需求信息中進一步包括網(wǎng)絡帶寬限制信息。
11.如權利要求7至10任一項所述的方法，其特征在于，所述采用最小費用流算法計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案具體包括將資源池中各物理服務器分類為資源富余的物理服務器以及資源緊張的物理服務器；將資源池中的物理服務器之間的網(wǎng)絡連接帶寬實時限制映射為網(wǎng)絡中節(jié)點間弧的流量上限，獲取并確定容量限制Cij ；將帶寬消耗對于業(yè)務系統(tǒng)的影響作為網(wǎng)絡圖中節(jié)點對弧(i，j)間的資源運輸成本； 獲取
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，當通信性能受限于物理服務器時，采用邏輯池方法獲取資源運輸成本信息。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，當通信性能受限于網(wǎng)絡拓撲與互聯(lián)架構時，采用物理池方法獲取資源運輸成本信息。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于，通過將調(diào)整單位流量花費最小的增廣鏈作為費用最小的增廣鏈獲取所述最小值。
15.一種虛擬化資源調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括分布式業(yè)務網(wǎng)絡DSN多業(yè)務資源管理器、資源調(diào)度決策器、分布式虛擬機資源調(diào)度器、多個虛擬機以及多個物理服務器，其中，DSN多業(yè)務資源管理器，用于按照業(yè)務類型向外部的業(yè)務實體提供業(yè)務接口，維護業(yè)務類型對應的虛擬機與物理服務器的資源映射，接收來自外部管理用戶請求，或，按照預先設置策略觸發(fā)調(diào)度請求，輸出至資源調(diào)度決策器；資源調(diào)度決策器，用于提供用戶接口，接收調(diào)度請求，根據(jù)當前系統(tǒng)中虛擬機和物理服務器的資源需求信息，計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案，發(fā)送至分布式虛擬機資源調(diào)度器；分布式虛擬機資源調(diào)度器，用于根據(jù)接收的虛擬化資源調(diào)度方案中包含的物理服務器資源流動信息，調(diào)度相關物理服務器的資源；虛擬機，用于從映射的物理服務器獲取調(diào)度資源，通過DSN多業(yè)務資源管理器為外部的業(yè)務實體提供調(diào)度的虛擬資源；物理服務器，用于通過運行虛擬化軟件虛擬化成多個相互獨立的虛擬機，根據(jù)虛擬化資源調(diào)度方案包含的容量信息，與相應物理服務器建立該容量的資源通道。
16.如權利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DSN多業(yè)務資源管理器進一步用于獲取業(yè)務實體負載信息，實施用戶請求分流與調(diào)整。
17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬化資源調(diào)度方案包括不停機虛擬機遷移、本地資源流動以及異地資源流動。
18.如權利要求15至17任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述資源調(diào)度決策器包括 映射模塊以及計算模塊，其中，映射模塊，用于提供用戶接口，接收調(diào)度請求，將實際調(diào)度場景映射為基本規(guī)劃模型， 根據(jù)當前系統(tǒng)中虛擬機和物理服務器的資源需求信息，確定調(diào)度優(yōu)化目標以及對應的網(wǎng)絡描述參數(shù)集合；計算模塊，用于根據(jù)映射模塊確定的網(wǎng)絡描述參數(shù)集合，計算并獲取資源流動的虛擬化資源調(diào)度方案，發(fā)送至分布式虛擬機資源調(diào)度器。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式虛擬機資源調(diào)度器包括監(jiān)測模塊以及實施模塊，其中，監(jiān)測模塊，用于從實際網(wǎng)絡環(huán)境中提取基本規(guī)劃模型所需的參數(shù)以及用于決定映射模塊采用基本規(guī)劃問題模型的狀態(tài)參數(shù)；實施模塊，用于根據(jù)接收的虛擬化資源調(diào)度方案中包含的物理服務器資源流動信息， 調(diào)度相關物理服務器的資源。
20.如權利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測模塊包括參數(shù)獲取子模塊以及狀態(tài)監(jiān)測子模塊，其中，參數(shù)獲取子模塊，用于從實際網(wǎng)絡環(huán)境中提取規(guī)劃模型所需的限制參數(shù)與成本參數(shù)；狀態(tài)監(jiān)測子模塊，用于完成從實際網(wǎng)絡環(huán)境中提取用于決定映射模塊采用基本規(guī)劃問題模型的狀態(tài)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種虛擬化資源調(diào)度的方法及虛擬化資源調(diào)度系統(tǒng)。接收來自外部管理用戶請求，或，按照預先設置策略觸發(fā)調(diào)度請求，根據(jù)當前系統(tǒng)中虛擬機和物理服務器的資源需求信息，計算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案；根據(jù)接收的虛擬化資源調(diào)度方案中包含的物理服務器資源流動信息，調(diào)度相關物理服務器的資源；根據(jù)虛擬化資源調(diào)度方案包含的容量信息，與相應物理服務器建立該容量的資源通道；從映射的物理服務器獲取調(diào)度資源，為外部的業(yè)務實體提供調(diào)度的虛擬資源。應用本發(fā)明，可以提高資源調(diào)度效率、實現(xiàn)資源在全局的優(yōu)化調(diào)度。
文檔編號H04L29/08GK102546379SQ20101062184
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者于青, 彭晉, 鄧靈莉 申請人:中國移動通信集團公司