專(zhuān)利名稱(chēng)：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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛擬化資源調(diào)度技術(shù)，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(shù)：
自從亞馬遜與2006年推出彈性計(jì)算云(EC2，Elastic Compute Cloud)平臺(tái)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(chǔ)設(shè)施，對(duì)內(nèi)整合(私有云)共享資源或?qū)ν庾赓U服務(wù)的全新商業(yè)模式(IaaS模式的公有云)研究的旋風(fēng)。虛擬化技術(shù)和彈性計(jì)算云平臺(tái)的結(jié)合帶來(lái)了全新的資源整合和使用模式，其中， 資源的按需分配和動(dòng)態(tài)流動(dòng)對(duì)于提高彈性計(jì)算云平臺(tái)資源的利用率、提高彈性計(jì)算云服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量以及降低彈性計(jì)算云用戶(hù)的總體擁有成本具有十分重要的意義。在云計(jì)算資源池中，每個(gè)物理服務(wù)器通過(guò)運(yùn)行虛擬化軟件，從而被虛擬化成若干相互獨(dú)立的虛擬機(jī)，作為業(yè)務(wù)實(shí)體承載的單位。虛擬化的該物理服務(wù)器對(duì)應(yīng)的各虛擬機(jī)之間共享該物理服務(wù)器的硬件資源，也就是說(shuō)，該物理服務(wù)器的硬件資源可以被對(duì)應(yīng)的各虛擬機(jī)共享，即可以在本地資源之間進(jìn)行調(diào)度?，F(xiàn)有技術(shù)中，本地資源主要包括CPU資源和內(nèi)存資源，下面對(duì)本地資源調(diào)度進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。本地CPU資源調(diào)度方法

圖1為現(xiàn)有進(jìn)行CPU資源調(diào)度的虛擬機(jī)監(jiān)視器結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖1，虛擬機(jī)監(jiān)視器包括截獲模塊，用于截獲多個(gè)客戶(hù)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的虛擬CPU的負(fù)載信息；分配模塊，用于根據(jù)虛擬CPU的負(fù)載信息分配真實(shí)CPU資源，進(jìn)一步地，負(fù)載越重的虛擬CPU分配到的真實(shí)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(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在虛擬化平臺(tái)上進(jìn)行本地內(nèi)存資源調(diào)度，還面臨著虛擬機(jī)內(nèi)部?jī)?nèi)存使用情況獲取不易與內(nèi)存需求預(yù)測(cè)等實(shí)際困難，因此，在調(diào)度策略上，基于每個(gè)虛擬機(jī)擁有相同的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的假設(shè)，并以最小化本地與中斷次數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，通過(guò)在該物理服務(wù)器對(duì)應(yīng)的多個(gè)虛擬機(jī)之間設(shè)置進(jìn)行兩兩迭代的試探搜索算法，根據(jù)試探搜索算法結(jié)果進(jìn)行內(nèi)存資源調(diào)度。隨著虛擬化技術(shù)以及資源共享研究的不斷深入，跨越物理服務(wù)器邊界在全局范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)共享與實(shí)時(shí)調(diào)度成為虛擬化資源共享調(diào)度發(fā)展的趨勢(shì)，但由上述可見(jiàn)， 現(xiàn)有的虛擬化資源調(diào)度方法，基本局限在一臺(tái)物理服務(wù)器對(duì)應(yīng)的多個(gè)虛擬機(jī)內(nèi)部進(jìn)行資源調(diào)度，虛擬化資源調(diào)度模型過(guò)于簡(jiǎn)單，沒(méi)有綜合考慮到全局資源調(diào)度方案中，資源遠(yuǎn)程使用時(shí)不可忽視的性能成本與網(wǎng)絡(luò)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(duì)象在業(yè)務(wù)實(shí)體之間進(jìn)行細(xì)粒度優(yōu)化調(diào)度的視角不同，虛擬機(jī)遷移調(diào)度方法采用業(yè)務(wù)實(shí)體遷移的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)資源的全局配置，虛擬化資源系統(tǒng)根據(jù)各物理服務(wù)器資源情況，以虛擬機(jī)為調(diào)度單位，將虛擬機(jī)在各物理服務(wù)器之間進(jìn)行調(diào)度，這樣，資源可在多個(gè)物理服務(wù)器之間共享。但該虛擬機(jī)遷移調(diào)度方法中，以虛擬機(jī)為調(diào)度單位，調(diào)度單位粒度較粗，例如，不足一個(gè)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(duì)原有已調(diào)度的資源進(jìn)行重新調(diào)度，調(diào)度較為復(fù)雜，使得單次調(diào)度所涉及資源類(lèi)型復(fù)雜，例如，需要涉及CPU資源、內(nèi)存資源、磁盤(pán)資源等的綜合決策，并受到物理服務(wù)器資源具體配置等諸多條件限制，其最優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題不能直接建模為連續(xù)規(guī)劃問(wèn)題；進(jìn)一步地，上述現(xiàn)有技術(shù)均采用靜態(tài)設(shè)計(jì)思路，未統(tǒng)籌考慮資源池建設(shè)與運(yùn)營(yíng)生命周期內(nèi)資源配置與業(yè)務(wù)部署方案，以及業(yè)務(wù)負(fù)載壓力等動(dòng)態(tài)可變因素對(duì)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(shí)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(shí)現(xiàn)資源在全局的優(yōu)化調(diào)度。為達(dá)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(lái)自外部管理用戶(hù)請(qǐng)求，或，按照預(yù)先設(shè)置策略觸發(fā)調(diào)度請(qǐng)求，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中虛擬機(jī)和物理服務(wù)器的資源需求信息，計(jì)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(wù)器資源流動(dòng)信息，調(diào)度相關(guān)物理服務(wù)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(yīng)物理服務(wù)器建立該容量的資源通道；從映射的物理服務(wù)器獲取調(diào)度資源，為外部的業(yè)務(wù)實(shí)體提供調(diào)度的虛擬資源。物理服務(wù)器的資源需求信息包括物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的可供量或需求量信息，采用貪心匹配算法計(jì)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(jì)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(wù)器節(jié)點(diǎn)集合以及資源產(chǎn)銷(xiāo)關(guān)系信息Si,其中，Si表示第i個(gè)物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的可供量或需求量；將所有本地資源供大于求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)按產(chǎn)量從大到小排列組成隊(duì)列0 ；將所有本地資源供不應(yīng)求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)按需求從大到小排列組成隊(duì)列I ；從隊(duì)列0和隊(duì)列I中分別取出物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)i和物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)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(duì)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(duì)列0 ；輸出虛擬化資源調(diào)度方案。
所述物理服務(wù)器的資源需求信息中進(jìn)一步包括資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本信息，采用運(yùn)輸優(yōu)化算法計(jì)算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。所述采用運(yùn)輸優(yōu)化算法計(jì)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(wù)器節(jié)點(diǎn)可供資源 ；獲取資源供不應(yīng)求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)…；獲取第i個(gè)資源供大于求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)與第j個(gè)資源供不應(yīng)求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本cij; 計(jì)算
權(quán)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(lái)自外部管理用戶(hù)請(qǐng)求，或，按照預(yù)先設(shè)置策略觸發(fā)調(diào)度請(qǐng)求，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中虛擬機(jī)和物理服務(wù)器的資源需求信息，計(jì)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(wù)器資源流動(dòng)信息，調(diào)度相關(guān)物理服務(wù)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(yīng)物理服務(wù)器建立該容量的資源通道；從映射的物理服務(wù)器獲取調(diào)度資源，為外部的業(yè)務(wù)實(shí)體提供調(diào)度的虛擬資源。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，物理服務(wù)器的資源需求信息包括物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的可供量或需求量信息，采用貪心匹配算法計(jì)算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
3.如權(quán)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(jì)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(wù)器節(jié)點(diǎn)集合以及資源產(chǎn)銷(xiāo)關(guān)系信息Si,其中，Si表示第i個(gè)物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的可供量或需求量；將所有本地資源供大于求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)按產(chǎn)量從大到小排列組成隊(duì)列0 ； 將所有本地資源供不應(yīng)求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)按需求從大到小排列組成隊(duì)列I ； 從隊(duì)列0和隊(duì)列I中分別取出物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)i和物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)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(duì)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(duì)列O ；輸出虛擬化資源調(diào)度方案。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述物理服務(wù)器的資源需求信息中進(jìn)一步包括資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本信息，采用運(yùn)輸優(yōu)化算法計(jì)算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用運(yùn)輸優(yōu)化算法計(jì)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(wù)器節(jié)點(diǎn)可供資源 ； 獲取資源供不應(yīng)求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)bj ；獲取第i個(gè)資源供大于求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)與第j個(gè)資源供不應(yīng)求的物理服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本Cij ；m η計(jì)算ΣΣ 的最小值；式中，
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述物理服務(wù)器的資源需求信息中進(jìn)一步包括資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本信息，采用最短路算法計(jì)算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述物理服務(wù)器的資源需求信息中進(jìn)一步包括資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本信息以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)負(fù)載信息，采用最小費(fèi)用流算法計(jì)算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)資源瓶頸在于物理服務(wù)器端時(shí)，通過(guò)邏輯池方法獲取資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本信息。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)資源瓶頸在于網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，通過(guò)物理池方法獲取資源遠(yuǎn)程調(diào)運(yùn)成本信息。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述物理服務(wù)器的資源需求信息中進(jìn)一步包括網(wǎng)絡(luò)帶寬限制信息。
11.如權(quán)利要求7至10任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述采用最小費(fèi)用流算法計(jì)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(wù)器分類(lèi)為資源富余的物理服務(wù)器以及資源緊張的物理服務(wù)器；將資源池中的物理服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)連接帶寬實(shí)時(shí)限制映射為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間弧的流量上限，獲取并確定容量限制Cij ；將帶寬消耗對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響作為網(wǎng)絡(luò)圖中節(jié)點(diǎn)對(duì)弧(i，j)間的資源運(yùn)輸成本； 獲取
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)通信性能受限于物理服務(wù)器時(shí)，采用邏輯池方法獲取資源運(yùn)輸成本信息。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)通信性能受限于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c互聯(lián)架構(gòu)時(shí)，采用物理池方法獲取資源運(yùn)輸成本信息。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過(guò)將調(diào)整單位流量花費(fèi)最小的增廣鏈作為費(fèi)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(wù)網(wǎng)絡(luò)DSN多業(yè)務(wù)資源管理器、資源調(diào)度決策器、分布式虛擬機(jī)資源調(diào)度器、多個(gè)虛擬機(jī)以及多個(gè)物理服務(wù)器，其中，DSN多業(yè)務(wù)資源管理器，用于按照業(yè)務(wù)類(lèi)型向外部的業(yè)務(wù)實(shí)體提供業(yè)務(wù)接口，維護(hù)業(yè)務(wù)類(lèi)型對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)與物理服務(wù)器的資源映射，接收來(lái)自外部管理用戶(hù)請(qǐng)求，或，按照預(yù)先設(shè)置策略觸發(fā)調(diào)度請(qǐng)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(hù)接口，接收調(diào)度請(qǐng)求，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中虛擬機(jī)和物理服務(wù)器的資源需求信息，計(jì)算并獲取虛擬化資源調(diào)度方案，發(fā)送至分布式虛擬機(jī)資源調(diào)度器；分布式虛擬機(jī)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(wù)器資源流動(dòng)信息，調(diào)度相關(guān)物理服務(wù)器的資源；虛擬機(jī)，用于從映射的物理服務(wù)器獲取調(diào)度資源，通過(guò)DSN多業(yè)務(wù)資源管理器為外部的業(yè)務(wù)實(shí)體提供調(diào)度的虛擬資源；物理服務(wù)器，用于通過(guò)運(yùn)行虛擬化軟件虛擬化成多個(gè)相互獨(dú)立的虛擬機(jī)，根據(jù)虛擬化資源調(diào)度方案包含的容量信息，與相應(yīng)物理服務(wù)器建立該容量的資源通道。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述DSN多業(yè)務(wù)資源管理器進(jìn)一步用于獲取業(yè)務(wù)實(shí)體負(fù)載信息，實(shí)施用戶(hù)請(qǐng)求分流與調(diào)整。
17.如權(quán)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(jī)虛擬機(jī)遷移、本地資源流動(dòng)以及異地資源流動(dòng)。
18.如權(quán)利要求15至17任一項(xiàng)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(jì)算模塊，其中，映射模塊，用于提供用戶(hù)接口，接收調(diào)度請(qǐng)求，將實(shí)際調(diào)度場(chǎng)景映射為基本規(guī)劃模型， 根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中虛擬機(jī)和物理服務(wù)器的資源需求信息，確定調(diào)度優(yōu)化目標(biāo)以及對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)描述參數(shù)集合；計(jì)算模塊，用于根據(jù)映射模塊確定的網(wǎng)絡(luò)描述參數(shù)集合，計(jì)算并獲取資源流動(dòng)的虛擬化資源調(diào)度方案，發(fā)送至分布式虛擬機(jī)資源調(diào)度器。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式虛擬機(jī)資源調(diào)度器包括監(jiān)測(cè)模塊以及實(shí)施模塊，其中，監(jiān)測(cè)模塊，用于從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)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(wèn)題模型的狀態(tài)參數(shù)；實(shí)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(wù)器資源流動(dòng)信息， 調(diào)度相關(guān)物理服務(wù)器的資源。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)模塊包括參數(shù)獲取子模塊以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)子模塊，其中，參數(shù)獲取子模塊，用于從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)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(cè)子模塊，用于完成從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提取用于決定映射模塊采用基本規(guī)劃問(wèn)題模型的狀態(tài)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(lái)自外部管理用戶(hù)請(qǐng)求，或，按照預(yù)先設(shè)置策略觸發(fā)調(diào)度請(qǐng)求，根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)中虛擬機(jī)和物理服務(wù)器的資源需求信息，計(jì)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(wù)器資源流動(dòng)信息，調(diào)度相關(guān)物理服務(wù)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(yīng)物理服務(wù)器建立該容量的資源通道；從映射的物理服務(wù)器獲取調(diào)度資源，為外部的業(yè)務(wù)實(shí)體提供調(diào)度的虛擬資源。應(yīng)用本發(fā)明，可以提高資源調(diào)度效率、實(shí)現(xiàn)資源在全局的優(yōu)化調(diào)度。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102546379SQ20101062184
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者于青, 彭晉, 鄧靈莉 申請(qǐng)人:中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司