專利名稱：一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，特別是涉及一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
隨著Web應(yīng)用在各領(lǐng)域的不斷發(fā)展，用于支持Web應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施資源需求越來(lái)越大。對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施提供商本身而言，需要綜合考慮用以支持Web應(yīng)用底層資源的成本如，電力成本、帶寬代價(jià)、存儲(chǔ)代價(jià)等。因此，對(duì)于提供支持Web應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施提供商而言，需要和Web應(yīng)用的多個(gè)用戶簽訂合適的服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)，并以此作為約束。一方面，保證用戶接收到的Web應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量，如響應(yīng)時(shí)間要求、帶寬要求、吞吐量和可用率等；另一方面，支持Web應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施提供商需要以此為依據(jù)，優(yōu)化管理虛擬資源在滿足其自身效應(yīng)最大化的同時(shí)滿足Web用戶的性能需求。目前典型的Web應(yīng)用軟件均采用多層架構(gòu)模式，如常見(jiàn)的三層架構(gòu)，包括Web層(提供顯示界面)、應(yīng)用層(提供業(yè)務(wù)邏輯)和數(shù)據(jù)庫(kù)層(存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù))。其中每一層均向其相鄰的上一層提供服務(wù)，并使用其下一層提供的功能，最后將Web應(yīng)用的結(jié)果返回給用戶顯示在Web頁(yè)面上，以此來(lái)完成整個(gè)Web應(yīng)用軟件的訪問(wèn)過(guò)程。在構(gòu)造多層Web應(yīng)用的過(guò)程中，每個(gè)用戶對(duì)Web應(yīng)用的性能要求各不相同，支持多層Web應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施提供商需要與Web應(yīng)用用戶簽訂SLA協(xié)議。然而，SLA保障的一個(gè)主要問(wèn)題就是，在實(shí)際的多層Web應(yīng)用服務(wù)環(huán)境中，由于Web應(yīng)用的用戶請(qǐng)求到達(dá)率隨時(shí)間而不斷變化，很難對(duì)資源需求進(jìn)行提前估計(jì)，而為最壞情況進(jìn)行資源計(jì)劃既不可行又效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，以解決支持多層Web應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施資源提供商的資源優(yōu)化問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了混合排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型，包括為了使支持Web應(yīng)用的虛擬資源能夠按照用戶的應(yīng)用需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)地配給，基于排隊(duì)理論為Web應(yīng)用服務(wù)建立性能模型，并描述具體的方法和過(guò)程；為了給Web應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施提供商帶來(lái)效應(yīng)，建立一個(gè)非線性的效應(yīng)函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了基于SLA的多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，包括，多層應(yīng)用各層虛擬資源的優(yōu)化配置方法，根據(jù)給定的負(fù)載、用戶對(duì)應(yīng)用的響應(yīng)時(shí)間需求和基礎(chǔ)設(shè)施提供商的實(shí)際處理能力，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，并得到當(dāng)前虛擬資源配置的初始最優(yōu)解；以及給出基于SLA的虛擬資源動(dòng)態(tài)分配策略，根據(jù)虛擬資源配置最優(yōu)初始解，進(jìn)一步采用混合禁忌搜索優(yōu)化算法，確?；A(chǔ)設(shè)施提供商的全局效應(yīng)最大化。根據(jù)本發(fā)明的上述方面，針對(duì)目前典型的Web應(yīng)用軟件多層架構(gòu)模式的特點(diǎn)，基于給定的SLA約束基礎(chǔ)上，使得Web應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施提供商的效應(yīng)潤(rùn)最大化。需要說(shuō)明的是本發(fā)明僅以一個(gè)典型Web應(yīng)用為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，同樣可以應(yīng)用到其它的Web應(yīng)用中。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，該方法包括如下步驟I)根據(jù)虛擬資源和用戶應(yīng)用的需求建立面向多層Web應(yīng)用的混合隊(duì)列模型，獲取Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境中各個(gè)層的行為；2)對(duì)所述Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境中各個(gè)層的行為建立全局效應(yīng)函數(shù)，得到產(chǎn)生最優(yōu)資源優(yōu)化配置的參數(shù)關(guān)系；3)根據(jù)多層Web應(yīng)用的混合隊(duì)列模型和效應(yīng)函數(shù)關(guān)系，建立基于SLA的多層Web應(yīng)用虛擬資源優(yōu)化模型，得到當(dāng)前虛擬資源配置的初始最優(yōu)解；4)在2)和3)的基礎(chǔ)上，為了解決基礎(chǔ)設(shè)施提供商的效應(yīng)最大化問(wèn)題，給出一種基于SLA的資源優(yōu)化分配算法，獲取Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境(VASE) i的最優(yōu)資源配置。進(jìn)一步，所述Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境中各層的行為包括基礎(chǔ)設(shè)施提供商對(duì)用戶請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間。進(jìn)一步，所述多層Web應(yīng)用的混合隊(duì)列模型包括M/M/c系統(tǒng)模型和Μ/G/l的性能解析模型。進(jìn)一步，所述M/M/c系統(tǒng)模型為由按需分配器(ODD) (j=0)構(gòu)建成，即
權(quán)利要求
1.一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 1)根據(jù)虛擬資源和用戶應(yīng)用的需求建立面向多層Web應(yīng)用的混合隊(duì)列模型，獲取Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境中各個(gè)層的行為； 2)對(duì)所述Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境中各個(gè)層的行為建立全局效應(yīng)函數(shù)，得到產(chǎn)生最優(yōu)資源優(yōu)化配置的參數(shù)關(guān)系； 3)根據(jù)多層Web應(yīng)用的混合隊(duì)列模型和效應(yīng)函數(shù)關(guān)系，建立基于SLA的多層Web應(yīng)用虛擬資源優(yōu)化模型，得到當(dāng)前虛擬資源配置的初始最優(yōu)解； 4)在2)和3)的基礎(chǔ)上，為了解決基礎(chǔ)設(shè)施提供商的效應(yīng)最大化問(wèn)題，給出一種基于SLA的資源優(yōu)化分配算法，獲取Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境(VASE) i的最優(yōu)資源配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，所述Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境中各層的行為包括基礎(chǔ)設(shè)施提供商對(duì)用戶請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，所述多層Web應(yīng)用的混合隊(duì)列模型包括M/M/c系統(tǒng)模型和Μ/G/l的性能解析模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，所述M/M/c系統(tǒng)模型為由按需分配器(ODD) (j=0)構(gòu)建成，即
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，Μ/G/l的性能解析模型由多層Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境的每一層建立多個(gè)Μ/G/l的性能解析模型，即
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，所述全局效應(yīng)函數(shù)為
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，所述Web應(yīng)用虛擬資源優(yōu)化模型為 min {Cg, j — f (ci 0, ci,i，ci,2，· · ·，ci,m) ^
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，其特征在于，所述獲取Web應(yīng)用服務(wù)執(zhí)行環(huán)境的最優(yōu)資源配置具體方法為設(shè)定禁忌搜索的最外層循環(huán)次數(shù)，在里面的每一次循環(huán)中，設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)部循環(huán)，首先計(jì)算當(dāng)前配置的梯度，確定步長(zhǎng)，從而生成新的配置方案，依次循環(huán)直到生成一個(gè)固定的解配置方案，至此結(jié)束該內(nèi)部循環(huán)，接著比較內(nèi)部循環(huán)生成的固定解與當(dāng)前解的效應(yīng)差值，如果固定解產(chǎn)生的效應(yīng)值較高，則接受該解為新的當(dāng)前解，并記為當(dāng)前最優(yōu)解；否者，如果該固定解不在禁忌表中，則接受該 解為新的當(dāng)前解，但不記為當(dāng)前最優(yōu)解。以此循環(huán)，直到達(dá)到最外層循環(huán)次數(shù)，即得到當(dāng)前最優(yōu)解。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于SLA的面向多層Web應(yīng)用的資源優(yōu)化方法，根據(jù)虛擬資源和用戶需求，基于排隊(duì)理論提出了一種面向多層Web應(yīng)用的由M/M/c和M/G/1模型構(gòu)成的混合隊(duì)列模型。并為基礎(chǔ)設(shè)施提供商建立了一個(gè)非線性的全局效應(yīng)函數(shù)，建立了基于SLA的多層Web應(yīng)用系統(tǒng)資源優(yōu)化的模型，并給出了基于SLA的虛擬資源動(dòng)態(tài)分配策略，從而獲得最優(yōu)的虛擬資源配置。本發(fā)明以多層Web應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施提供商需要以服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)為依據(jù)，在優(yōu)化虛擬資源以實(shí)現(xiàn)其自身效應(yīng)最大化的同時(shí)，滿足Web應(yīng)用用戶的性能需求。
文檔編號(hào)G06F9/50GK103064744SQ201210579769
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者畢敬 申請(qǐng)人:北京仿真中心