專利名稱：基于調(diào)度目標(biāo)空間的云計(jì)算資源調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及云計(jì)算資源的調(diào)度方法領(lǐng)域，尤其涉及一種基于調(diào)度目標(biāo)空間的云計(jì)算資源調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
各種分布式的高性能計(jì)算系統(tǒng)，如集群、網(wǎng)格以及云計(jì)算系統(tǒng)，已經(jīng)成為目前高效的動(dòng)態(tài)計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。而云計(jì)算作為可用性最高的計(jì)算模式之一，利用虛擬化技術(shù)將服務(wù)器、存儲(chǔ)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等資源通過(guò)整合與分割，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)按需分配與部署[1]。云計(jì)算動(dòng)態(tài)、分布、面向服務(wù)、虛擬化及商業(yè)性的特點(diǎn)，使其調(diào)度存在一些新的特性(1)資源環(huán)境云計(jì)算環(huán)境下，云提供商對(duì)資源的配置差異較大，包括各種高性能集群，服務(wù)器，以及基于虛擬化技術(shù)的虛擬機(jī)環(huán)境，而且資源的計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、帶寬等因素具有較大差異。 因此，云計(jì)算資源具有大規(guī)模性和異構(gòu)性等特征。同時(shí)，由于資源可能來(lái)自不同的云提供商，因此云計(jì)算環(huán)境下的調(diào)度問(wèn)題就變得異常復(fù)雜。(2)約束條件云計(jì)算環(huán)境中，云服務(wù)提供商提供資源服務(wù)，用戶“按需付費(fèi)”。因此，任務(wù)執(zhí)行的成本是云環(huán)境中的調(diào)度問(wèn)題必須考慮的約束。此外，還需要考慮任務(wù)完成時(shí)間期限(deadline)、用戶費(fèi)用等重要約束條件。優(yōu)化目標(biāo)傳統(tǒng)分布式環(huán)境中，系統(tǒng)性能如系統(tǒng)吞吐量、CPU利用率等是調(diào)度優(yōu)化的主要目標(biāo)，而較少考慮用戶需求對(duì)于調(diào)度的需求。云計(jì)算環(huán)境中不僅注重資源利用率及系統(tǒng)性能的提高，而且重視保證用戶的需求，以實(shí)現(xiàn)資源供給與資源消費(fèi)的雙贏局面。由于云計(jì)算調(diào)度問(wèn)題以上的這些特性，云中的調(diào)度問(wèn)題也出現(xiàn)了新挑戰(zhàn)。如何采用高效的調(diào)度機(jī)制提高云計(jì)算中的資源利用率是云計(jì)算服務(wù)提供商需要解決的問(wèn)題。此夕卜，云計(jì)算服務(wù)的用戶眾多，如何在保證資源利用率的前提下，滿足用戶的多種需求，對(duì)任務(wù)進(jìn)行高效的調(diào)度也需要解決的重要問(wèn)題。目前，關(guān)于云計(jì)算調(diào)度問(wèn)題的研究已有了一些成果。李建鋒等人針對(duì)云計(jì)算的編程模型框架，提出了一種具有雙適應(yīng)度的遺傳算法。Zaharia等人在Max-Min公平調(diào)度算法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了延遲調(diào)度(delay scheduling)算法，以達(dá)到較高的數(shù)據(jù)本地性。但是在等待開(kāi)銷較大的情況下，延遲策略會(huì)影響作業(yè)完成時(shí)間。為了折衷數(shù)據(jù)本地性和作業(yè)公平性，Isard等設(shè)計(jì)了基于最小代價(jià)流的調(diào)度模型，并應(yīng)用于Microsoft的Azure平臺(tái)。閏英輝提出了一種調(diào)度機(jī)制，根據(jù)各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源的占用情況及服務(wù)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合待調(diào)度服務(wù)的QoS要求及當(dāng)前云環(huán)境的整體性能，構(gòu)建一個(gè)靈活的調(diào)度機(jī)制及策略為待調(diào)度服務(wù)選擇合適的資源。William K. Cheung等人提出了基于市場(chǎng)的調(diào)度算法，將云環(huán)境下的資源供求關(guān)系與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行類比，資源的買賣雙方則是通過(guò)基于市場(chǎng)機(jī)制的調(diào)度策略來(lái)完成交易，資源的競(jìng)爭(zhēng)和分配可利用價(jià)格來(lái)調(diào)節(jié)，從而優(yōu)化系統(tǒng)和提高效率。此外，還有基于拍賣機(jī)制的調(diào)度算法模型，均是由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)模型演化而來(lái)。Fujimoto N等人提出了基于信任機(jī)制的服務(wù)調(diào)度策略，它是針對(duì)節(jié)點(diǎn)所提供服務(wù)是否真實(shí)可靠而提出的。通過(guò)將信任機(jī)制引入調(diào)度機(jī)制，將信任關(guān)系作為QoS調(diào)度的重要指標(biāo)來(lái)綜合考慮，可以同時(shí)滿足用戶的性能QoS要求和信任QoS要求，且有利于提高調(diào)度的成功率。目前，云計(jì)算環(huán)境中調(diào)度策略的相關(guān)研究不多，而云計(jì)算廠商主要關(guān)注于資源管理、任務(wù)調(diào)度和負(fù)載均衡等關(guān)鍵性問(wèn)題。IBM的藍(lán)云架構(gòu)采用Tivoli系列產(chǎn)品來(lái)完成云計(jì)算的資源監(jiān)測(cè)、分配、作業(yè)調(diào)度和系統(tǒng)負(fù)載均衡控制。很多IT廠商提出的云環(huán)境中的編程模式都是基于Map-Reduce的思想，它不僅是編程模型，同時(shí)也是一種高效的任務(wù)調(diào)度模型。為了達(dá)到全局優(yōu)化，F(xiàn)ischer等人為Map-Reduce任務(wù)調(diào)度建立數(shù)學(xué)模型，并提出了 HTA (Hadoop task assignment)問(wèn)題。目標(biāo)是將任務(wù)分配到計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并使各計(jì)算節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡。Eucalyptus專門(mén)用于支持云計(jì)算研究和基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)發(fā),它基于基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的思想，為學(xué)術(shù)研究提供了一個(gè)模塊化的開(kāi)發(fā)研究和試驗(yàn)平臺(tái)，可允許研究者對(duì)云計(jì)算的安全性、可擴(kuò)展性、資源調(diào)度及接口實(shí)現(xiàn)進(jìn)行測(cè)試，Eucalyptus的主要構(gòu)件包括節(jié)點(diǎn)控制器、集群控制器和云控制器。在目前已有的研究工作中，所涉及到的大多數(shù)調(diào)度模型中所有的客戶的調(diào)度目標(biāo)都是一致的，而實(shí)際情況并非如此。如果將所有用戶應(yīng)用程序的資源調(diào)度都置于相同的框架之下，所產(chǎn)生的調(diào)度結(jié)果對(duì)用戶來(lái)說(shuō)通常將并不最優(yōu)。比如，某些用戶需要將其應(yīng)用程序運(yùn)行在更加可靠的節(jié)點(diǎn)資源上，而其他用戶更加關(guān)注于預(yù)算。因此，需要從用戶角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)調(diào)度的個(gè)性化需求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有云計(jì)算調(diào)度策略和方法存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于調(diào)度目標(biāo)空間的云計(jì)算資源調(diào)度方法，能夠根據(jù)用戶對(duì)于云服務(wù)資源調(diào)度的具體需求部署虛擬機(jī)資源，從而為用戶按需提供靈活可靠的資源，并且能夠達(dá)到資源的高利用率，實(shí)現(xiàn)用戶與資源提供者的雙贏局面。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案基于調(diào)度目標(biāo)空間的云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于，具體包括以下步驟(I)用戶向云服務(wù)系統(tǒng)提交服務(wù)請(qǐng)求，并從可擴(kuò)展的調(diào)度目標(biāo)空間中選擇其中的一個(gè)或多個(gè)維度的調(diào)度目標(biāo)(Q1, Q2，…，QJ作為自身服務(wù)資源調(diào)度的目標(biāo)，并分配賦予不同的調(diào)度目標(biāo)相應(yīng)的調(diào)度參數(shù)；(2)云系統(tǒng)監(jiān)視器根據(jù)用戶提交的調(diào)度目標(biāo)所涉及到的調(diào)度參數(shù)，收集相應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給云調(diào)度系統(tǒng)；例如用戶的調(diào)度目標(biāo)是執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求的資源可靠性最大，則云系統(tǒng)監(jiān)視器需要收集不同資源上的關(guān)于可靠性的數(shù)據(jù)；(3)云調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)用戶提交的各項(xiàng)服務(wù)請(qǐng)求參數(shù)(包括服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行所需的資源量、服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行的時(shí)間上限)以及云系統(tǒng)監(jiān)視器發(fā)送過(guò)來(lái)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，監(jiān)控現(xiàn)有虛擬服務(wù)器上的資源占用情況，形成待分配資源區(qū)；(4)云調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有的資源占用情況和用戶的調(diào)度目標(biāo)空間中的具體調(diào)度需求，運(yùn)用效用函數(shù)計(jì)算出用戶總體效用，具體主要進(jìn)行兩階段的效用集結(jié)決策過(guò)程，包括以下內(nèi)容①多屬性效用的集結(jié)假定用戶i針對(duì)其服務(wù)請(qǐng)求Ri所選擇的調(diào)度目標(biāo)Qi中一共有η i個(gè)目標(biāo)，所有的目標(biāo)權(quán)重表示為i，|>/=1，則Ri的整體效用被計(jì)算為
CO1 TT
權(quán)利要求
1.一種基于調(diào)度目標(biāo)空間的云計(jì)算資源調(diào)度方法，其特征在于，具體包括以下步驟 (1)用戶向云服務(wù)系統(tǒng)提交服務(wù)請(qǐng)求，并從可擴(kuò)展的調(diào)度目標(biāo)空間中選擇其中的一個(gè)或多個(gè)維度的調(diào)度目標(biāo){Qi，Q2，…，QJ作為自身服務(wù)資源調(diào)度的目標(biāo)，并分別賦予不同的調(diào)度目標(biāo)相應(yīng)的調(diào)度參數(shù)； (2)云系統(tǒng)監(jiān)視器根據(jù)用戶提交的調(diào)度目標(biāo)所涉及到的調(diào)度參數(shù)，收集相應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給云調(diào)度系統(tǒng)； (3)云調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)用戶提交的各項(xiàng)服務(wù)請(qǐng)求參數(shù)(包括服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行所需的資源量、服務(wù)請(qǐng)求執(zhí)行的時(shí)間上限)以及云系統(tǒng)監(jiān)視器發(fā)送過(guò)來(lái)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，監(jiān)控現(xiàn)有虛擬服務(wù)器上的資源占用情況，形成待分配資源區(qū)； (4)云調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有的資源占用情況和用戶的調(diào)度目標(biāo)空間中的具體調(diào)度需求，運(yùn)用效用函數(shù)計(jì)算出用戶總體效用，具體主要進(jìn)行兩階段的效用集結(jié)決策過(guò)程，包括以下內(nèi)容 ①多屬性效用的集結(jié) 假定用戶i針對(duì)其服務(wù)請(qǐng)求Ri所選擇的調(diào)度目標(biāo)Qi中一共有^個(gè)目標(biāo)，所有的目標(biāo)權(quán)重表示為t，Σω! = I，則Ri的整體效用被計(jì)算為
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于調(diào)度目標(biāo)空間的云計(jì)算資源調(diào)度方法，該方法引入調(diào)度目標(biāo)空間的概念，設(shè)定了一個(gè)靈活的標(biāo)準(zhǔn)框架使得用戶能夠說(shuō)明他們對(duì)于服務(wù)資源調(diào)度的需求，即用戶可以從中選取所需的調(diào)度屬性進(jìn)行優(yōu)化，在這種可擴(kuò)展的用戶調(diào)度目標(biāo)空間的驅(qū)動(dòng)下，多目標(biāo)資源分配調(diào)度機(jī)制能夠做出適應(yīng)性的資源調(diào)度決策。本發(fā)明能夠根據(jù)用戶對(duì)于資源調(diào)度的需求動(dòng)態(tài)部署云計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)用戶需求驅(qū)動(dòng)的云計(jì)算資源的自適應(yīng)優(yōu)化分配。并且該調(diào)度策略能夠盡量避免云計(jì)算服務(wù)器的過(guò)度開(kāi)啟，從而提高資源的利用率，減少云服務(wù)提供商的成本。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102780759SQ201210194890
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者丁帥, 丁靜, 周開(kāi)樂(lè), 徐達(dá)宇, 楊善林, 章政, 羅賀, 范雯娟, 裴軍 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)