專利名稱：一種虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及云計算領域，具體涉及虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法。
背景技術：
云計算有效減輕了用戶對IT基礎設施的投入，改變了計算機領域的現狀。云計算的一個重要特點就是能快速并且靈活的將計算機資源提供給用戶。云數據中心里，各種資源都需要以適合的粒度按照用戶的需求及時自動分配，虛擬化技術就是用于實現這種分配的有效方式。現今的大部分云數據中心都是通過中央鏡像服務器組來存儲分發(fā)不同的虛擬機鏡像。這些鏡像可能是單純的操作系統也可能是操作系統上再附加各種的軟件以及應用程序。當收到一個請求的時候，鏡像服務器將通過分發(fā)需求的虛擬機鏡像到不同的物理主機上，生成一系列的虛擬機實例用于提供服務。但由于虛擬機鏡像一般較大，分發(fā)這些虛 擬機鏡像需要的時間一般都較長。為了消除集中分發(fā)帶來的系統瓶頸，基于對等網絡的鏡像分發(fā)方式已經弓I入到虛擬機鏡像分發(fā)中。這種方式的基本構思就是允許需要同樣鏡像文件的虛擬機交換他們之間的數據進而減少鏡像服務器的負載?，F存的基于對等網絡分發(fā)的方法主要分成兩類I、單獨鏡像對等網絡分發(fā)模式2、跨鏡像對等網絡分發(fā)模式。不同點在于第一種中只允許請求同一鏡像的虛擬機實例之間進行數據交換，而第二種是只要存在相同的數據塊則允許交換。在跨鏡像對等網絡分發(fā)模式中，雖然能夠共享相同的鏡像文件以減少鏡像服務器的負載，但是網絡的帶寬是一定的，如何在有限帶寬下實現最優(yōu)化的分發(fā)仍然是一個需要解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能夠有效提高鏡像分發(fā)效率的虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下
一種虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法，包括如下步驟
鏡像服務器分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時定時收集分發(fā)信息；
鏡像服務器根據分發(fā)信息對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整。作為一種優(yōu)選方案，所述分發(fā)信息包括各參與鏡像分發(fā)的物理主機當前需要接收的文件塊大小、上傳帶寬以及分配給各類鏡像的帶寬份額。作為一種優(yōu)選方案，所述鏡像服務器分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時定時收集分發(fā)信息具體步驟為
分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時，鏡像服務器定時向所有物理主機請求分發(fā)信息； 所有物理主機根據請求分發(fā)信息將其當前狀態(tài)下的分發(fā)信息發(fā)送給鏡像服務器。作為進一步的優(yōu)選方案，所述鏡像服務器利用自適應匹配算法對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整。作為更進一步的優(yōu)選方案，所述鏡像服務器利用自適應匹配算法對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整的具體步驟為
鏡像服務器根據如下公式計算當前最優(yōu)帶寬分配和最優(yōu)的分發(fā)時間M*
(AT' μ *) = arg min觀u>e L(M, u, δ( )
:Μ+<— ;)+4(0(μ—τ—I··-+ #Γ)
i-J/€S(|) J 1 . 1 其中，M表示上一次迭代系數下的分發(fā)時間，s(i)表示在下載第i類鏡像的物理主機
I
的集合，i表示第i類鏡像，其取值為1、2、-k； 表示第j個物理主機的當前需要接收
I
m
的文件塊大??；U.表示第j個物理主機的上傳帶寬，f) !表示第j個物理主機分配給
J' I
第i類鏡像的帶寬份額，Uf表示鏡像服務器分配給第i類鏡像的寬帶，us指鏡像服務器
的總上傳帶寬；t表示迭代次數，δ 0(t)以及δ Jt):是通過上一次迭代算出的，計算公式如下
S。( +1) = Sq(r)-v(J^=1 Usi -us)
T Rf
S1 ( +1) = ^ (O - V (Μ -.....^7)
其中，V是指迭代的步長，一般為一個足夠小的正步長；算出當前最優(yōu)帶寬分配U*以及最優(yōu)的分發(fā)時間Μ%再根據算出的結果將迭代系數t增加I進行下一次迭代，當迭代求出的結果滿足終止條件時，整體的帶寬分配就達到最優(yōu)帶寬分配。與現有技術相比，本發(fā)明技術方案的有益效果是
(I)本發(fā)明將對鏡像服務器的帶寬分配調整加入現存的跨鏡像對等網絡分發(fā)網絡中，通過調節(jié)鏡像服務器對特定鏡像文件分配的帶寬使得整體的分發(fā)效率達到最優(yōu)。使用該技術可以有效提高虛擬機鏡像分發(fā)的整體效率，進而能提供更好的用戶體驗。( 2 )本發(fā)明是基于跨鏡像對等網絡，能夠同時減輕鏡像服務器的負荷。(3)本發(fā)明中對鏡像服務器的帶寬分配調整采用自適應分配技術，鏡像服務器根據當前所有請求分發(fā)的情況以及鏡像間可交換的數據塊的分布對當前的服務器帶寬分配進行調整，使分發(fā)所需的時間達到最優(yōu)。


圖I為跨鏡像對等網絡分發(fā)示意圖，其中實線代表鏡像數據分發(fā)的方向，虛線代表正在分發(fā)的請求向鏡像服務器反饋的分發(fā)信息；圖2為本發(fā)明的流程圖。B1、B2…BK :鏡像服務器分配給各類鏡像群體的帶寬；
Swarml--Swarm K:分發(fā)第I類鏡像到第K類鏡像的群體,其包含所有活躍的請求； SwarmO:不同鏡像之間的相同數據塊分發(fā)群體。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的說明。如圖I所示，為本發(fā)明中跨鏡像對等網絡的分發(fā)示意圖。本發(fā)明所描述的跨鏡像對等分發(fā)網絡中，所有鏡像文件初始都存放于鏡像服務器Image server.,按請求將虛擬機鏡像分發(fā)到特定物理主機時，鏡像服務器Image server負責分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機以及協調物理主機之間的數據交換，并且鏡像服務器Image server還負責存儲活 躍的虛擬機請求列表。虛擬機實例的請求到達鏡像服務器Image server時，鏡像服務器Image server按照需求的資源，先選擇適當的目標物理主機并且生成虛擬機鏡像，然后將該請求加入對應鏡像文件分發(fā)的請求群體中，將可提供鏡像文件數據塊的物理主機列表發(fā)送到目標物理主機，鏡像分發(fā)完成后將該請求從活躍請求列表中刪除。物理主機接受虛擬機實例的請求后開始下載虛擬機鏡像，并從鏡像服務器Image server中獲取可提供鏡像文件數據塊的物理主機列表用于數據交換。當虛擬機鏡像分發(fā)完畢后啟動虛擬機實例并離開鏡像文件分發(fā)對等網絡。如圖2所示，為本發(fā)明具體實施例的虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法流程圖。本具體實施例的虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法是基于上述跨鏡像對等網絡的，在已有的對等網絡鏡像分發(fā)的基礎上添加了鏡像服務器帶寬自適應匹配功能，在鏡像服務器同時分發(fā)不同鏡像文件時對帶寬進行自適應調整，從而達到最優(yōu)的平均分發(fā)時間，其具體步驟包括
(51)鏡像服務器分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時定時收集分發(fā)信息；
(52)鏡像服務器根據分發(fā)信息對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整。在一個具體實施方式
中，步驟(SI)的具體步驟為
(511)分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時，鏡像服務器定時向所有物理主機請求分發(fā)
信息；
(512)所有物理主機根據請求分發(fā)信息將其當前狀態(tài)下的分發(fā)信息發(fā)送給鏡像服務器。分發(fā)信息包括各參與鏡像分發(fā)的物理主機當前需要接收的文件塊大小、上傳帶寬以及分配給各類鏡像的帶寬份額。在步驟(S2)中，鏡像服務器利用自適應匹配算法對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整，具體地，
鏡像服務器根據如下公式計算當前最優(yōu)帶寬分配u*和最優(yōu)的分發(fā)時間M*
(M*,!# *) = arg minM>OM>0 IQMS(f))其中，M表示上一次迭代系數下的分發(fā)時間，s(i)表示在下載第i類鏡像的物理主機
的集合，i表示第i類鏡像，其取值為1、2、-k； H1i表示第j個物理主機的當前需要接收
的文件塊大小；U.表示第j個物理主機的上傳帶寬，6 !表示第j個物理主機分配給
第i類鏡像的帶寬份額，Uf表示鏡像服務器分配給第i類鏡像的寬帶，us指鏡像服務器
的總上傳帶寬；t表示迭代次數，δ 0(t)以及δ i(t):是通過上一次迭代算出的，計算公式如下
權利要求
1.一種虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟 鏡像服務器分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時定時收集分發(fā)信息； 鏡像服務器根據分發(fā)信息對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整。
2.根據權利要求I所述的虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，所述分發(fā)信息包括各參與鏡像分發(fā)的物理主機當前需要接收的文件塊大小、上傳帶寬以及分配給各類鏡像的帶寬份額。
3.根據權利要求I或2所述的虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，所述鏡像服務器分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時定時收集分發(fā)信息具體步驟為 分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時，鏡像服務器定時向所有物理主機請求分發(fā)信息； 所有物理主機根據請求分發(fā)信息將其當前狀態(tài)下的分發(fā)信息發(fā)送給鏡像服務器。
4.根據權利要求2所述的虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，所述鏡像服務器利用自適應匹配算法對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整。
5.根據權利要求4所述的虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法，其特征在于，所述鏡像服務器利用自適應匹配算法對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整的具體步驟為 鏡像服務器根據如下公式計算當前最優(yōu)帶寬分配u*和最優(yōu)的分發(fā)時間M*
全文摘要
本發(fā)明涉及云計算領域，具體涉及一種虛擬鏡像服務器的帶寬優(yōu)化方法。其包括如下步驟鏡像服務器分發(fā)虛擬機鏡像到各個物理主機時定時收集分發(fā)信息；鏡像服務器根據分發(fā)信息對當前狀態(tài)下的服務器帶寬分配進行調整。本發(fā)明將對鏡像服務器的帶寬分配調整加入現存的跨鏡像對等網絡分發(fā)網絡中，通過調節(jié)鏡像服務器對特定鏡像文件分配的帶寬使得整體的分發(fā)效率達到最優(yōu)，使用該技術可以有效提高虛擬機鏡像分發(fā)的整體效率，進而能提供更好的用戶體驗。
文檔編號H04L29/08GK102891895SQ20121039579
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權日2012年10月18日
發(fā)明者吳迪, 曾宇鵬, 何堅, 梁懿 申請人:中山大學