本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)領(lǐng)域，特別是涉及通信網(wǎng)絡(luò)，以及優(yōu)化理論。

背景技術(shù)：

云計(jì)算(Cloud Computing)從狹義上講是指打基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式,即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需、易擴(kuò)展的方式獲取所需的資源。廣義上云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式,指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。提供資源的網(wǎng)絡(luò)稱為"云",其計(jì)算能力通常是由分布式的大規(guī)模集群和服務(wù)器虛擬化軟件搭建決定的。

云計(jì)算提供的服務(wù)資源的類型可將云計(jì)算劃分為3大類:基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)、平臺(tái)服務(wù)(PaaS)、軟件服務(wù)(SaaS)，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)通過(guò)虛擬化和分布式存儲(chǔ)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等各種物理硬件資源的抽象,從而形成了一個(gè)按需分配且可擴(kuò)展的虛擬化資源池。IaaS對(duì)外提供的是各種基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),如虛擬主機(jī)、磁盤(pán)及主機(jī)互聯(lián)而成的網(wǎng)絡(luò)。這些虛擬主機(jī)不僅可運(yùn)行Windows操作系統(tǒng),還可運(yùn)行Linux操作系統(tǒng),在用戶看來(lái),它與一臺(tái)真實(shí)的物理主機(jī)是沒(méi)有區(qū)別的。目前具有代表性的IaaS產(chǎn)品有:亞馬遜(Amazon)AWS中的虛擬機(jī)EC2、云存儲(chǔ)平臺(tái)為開(kāi)發(fā)者提供了應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境,將開(kāi)發(fā)者從繁瑣的IT環(huán)境管理中解放出來(lái),自動(dòng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的部署和運(yùn)行,使開(kāi)發(fā)者能夠?qū)⒕杏趹?yīng)用程序的開(kāi)發(fā),極大地提升應(yīng)用的開(kāi)發(fā)效率。PaaS主要面向軟件應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)者。Google的AppEngine和國(guó)內(nèi)的新浪SAE都采用了PaaS的模式。軟件即服務(wù)主要面向使用軟件的終端用戶。一般來(lái)說(shuō)SaaS將軟件功能特定的接口形式發(fā)布,終端用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器就可使用軟件功能。終端用戶將只關(guān)注軟件業(yè)務(wù)的使用,除此之外的工作,如軟件的升級(jí)等是在客戶端實(shí)現(xiàn)的,對(duì)終端用戶都是透明的，云計(jì)算體系架構(gòu)參考模型如圖1所示。

云服務(wù)的資源優(yōu)化是為不同目標(biāo)、從不同角度為基礎(chǔ)進(jìn)行資源的調(diào)配或控制,代表性的資源最大化內(nèi)容包括:滿足用戶的資源請(qǐng)求,使用成本最低,最大資源利用率等優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),進(jìn)一步細(xì)分主要工作集中在資源節(jié)能技術(shù)、資源負(fù)載平衡、虛擬機(jī)遷移及高可靠QoS服務(wù)。

目前云計(jì)算系統(tǒng)的服務(wù)資源動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)主要有：

1.靜態(tài)初始化優(yōu)化管理

靜態(tài)初始優(yōu)化管理主要針對(duì)用戶的任務(wù)、資源需求及能耗最低策略設(shè)計(jì),基于任務(wù)是從用戶角度出發(fā),而基于資源粒度是從資源需求進(jìn)行研究。

(1)基于任務(wù)特征的優(yōu)化資源節(jié)能管理主要是根據(jù)任務(wù)特征來(lái)優(yōu)化資源分配策略。部分學(xué)者提出了基于臨時(shí)覆蓋的優(yōu)化分配策略,該策略首先根據(jù)虛擬機(jī)的相關(guān)屬性建立一個(gè)表,該表根據(jù)不同的虛擬機(jī)組合,及計(jì)算對(duì)應(yīng)的執(zhí)行速度和支付成本,然后按照這個(gè)速度進(jìn)行遞増排序來(lái)構(gòu)建這個(gè)排序表,并從中選擇滿足資源需求的最小支付成本集合,此成本就是資源運(yùn)行效能最大化。

(2)基于資源粒度的優(yōu)化是從任務(wù)對(duì)資源的偏好的差異對(duì)虛巧機(jī)進(jìn)行初始或重新配置,通過(guò)對(duì)資源優(yōu)化組合獲得成本更低的虛擬機(jī)到物理機(jī)的映射配置。根據(jù)用戶的任務(wù)需求分為單資源和多資源,在單資源配置中,保證用戶需求得到滿足條件下,尋求最小資源需求下的最大化物理機(jī)效能,支配資源公平性分配策略DRF是一種常用的策略，在多資源需求分配中,為解決分配的公平和效率平衡,往往采用折中的策略。

2動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)管理

動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)節(jié)能是通過(guò)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)資源使用情況,并根據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)的調(diào)整。DVFS是用硬件的方法調(diào)整工作頻率實(shí)現(xiàn)的節(jié)省電能,虛擬機(jī)配置優(yōu)化和遷移則是通過(guò)動(dòng)態(tài)修正物理機(jī)的能效獲得節(jié)能。

(1)DVFS節(jié)能技術(shù)

DVFS即動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整,動(dòng)態(tài)技術(shù)則是根據(jù)芯片所運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)τ?jì)算能力的不同需要,動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)芯片的運(yùn)行頻率和電壓,從而達(dá)到節(jié)能的目的。降低頻率可降低功率,但是單純地降低頻率并不能節(jié)省能量。除此之外,DVFS方法能夠利用因任務(wù)交互而導(dǎo)致的空閑時(shí)間。利用與任務(wù)相關(guān)的空閑期時(shí)間來(lái)執(zhí)行任務(wù),即在負(fù)載空閑時(shí)間降低頻率和電壓,達(dá)到降低能耗的作用。

盡管上述優(yōu)化技術(shù)使云計(jì)算資源利用效能獲得了提升，但尚不能滿足大范圍的動(dòng)態(tài)應(yīng)用需求，為此有必要提出一種滿足QoE的服務(wù)資源動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：通過(guò)建立云計(jì)算系統(tǒng)中的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型和進(jìn)行云服務(wù)單元的服務(wù)精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)服務(wù)資源的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟，如圖2所示：

A、建立云計(jì)算系統(tǒng)中的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型；

B、進(jìn)行云服務(wù)精細(xì)化管理。

所述步驟A中，具體為：采用基于單播的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)作為云計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，并對(duì)其資源進(jìn)行優(yōu)化處理，具體為：

I_M-1＝{0,1,...,M-2}

其中G(N,E)為無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)的連通圖，N為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)集合，E為網(wǎng)絡(luò)中的鏈路集合，t(l)為鏈路l的發(fā)送節(jié)點(diǎn)，r(l)為鏈路l的接收節(jié)點(diǎn)，T_O(n)為以節(jié)點(diǎn)n為起始節(jié)點(diǎn)的鏈路集合，T_i(n)為以節(jié)點(diǎn)n為目的節(jié)點(diǎn)的鏈路集合，Γ為網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，(s,d)為源節(jié)點(diǎn)s與目的節(jié)點(diǎn)d之間的單播集合，c_l為鏈路l的容量，為鏈路l的平均丟包率，為業(yè)務(wù)的平均傳輸速率，為(s,d)之間的數(shù)據(jù)傳輸所需傳輸子網(wǎng)數(shù)目，為(s,d)的第個(gè)子網(wǎng)，為(s,d)的第個(gè)子網(wǎng)的平均傳輸速率，M為子網(wǎng)的最大數(shù)目，l_M＝{0,1,2,...,M-1}為(s,d)間的子網(wǎng)標(biāo)識(shí)集合，P_i^(s,d)為(s,d)中的L_i數(shù)據(jù)成功傳輸?shù)母怕?，為決策變量，若鏈路l用于傳輸(s,d)中的L_i數(shù)據(jù)包則反之則為源節(jié)點(diǎn)s與目的節(jié)點(diǎn)d之間子網(wǎng)L_i中用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的鏈路集合，為決策變量，若子網(wǎng)L_i中的數(shù)據(jù)包的發(fā)送源節(jié)點(diǎn)為s且目的節(jié)點(diǎn)為d，則反之則為中的子網(wǎng)優(yōu)先級(jí)權(quán)重系數(shù)，中根據(jù)子網(wǎng)優(yōu)先級(jí)不同則其具有不同的優(yōu)先級(jí)權(quán)重系數(shù)，當(dāng)i<j時(shí)，為的QoS約束值，J為所有獨(dú)立數(shù)據(jù)包的標(biāo)識(shí)集合，i和j為獨(dú)立子網(wǎng)標(biāo)識(shí)，Z^j為多條鏈路被同時(shí)使用的決策系數(shù)集合，為決策變量，若鏈路l經(jīng)過(guò)第j個(gè)子網(wǎng)，則反之則a_j為每個(gè)時(shí)隙中使用第j個(gè)子網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌酚|發(fā)因子。

所述步驟B中，使用服務(wù)管理控制單元進(jìn)行服務(wù)精細(xì)化管理，具體為：服務(wù)管理控制單元包括服務(wù)周期循環(huán)操作與控制單元、服務(wù)邏輯規(guī)劃單元、云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元、基于云服務(wù)的架構(gòu)部署設(shè)置單元、虛擬服務(wù)池、云服務(wù)定義與操作單元、數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)和服務(wù)管理單元、服務(wù)邏輯規(guī)劃單元以及流數(shù)據(jù)處理單元，其中服務(wù)周期循環(huán)操作與控制單元包含服務(wù)周期循環(huán)規(guī)則管理單元和管理引擎，云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元包含資源自適應(yīng)優(yōu)化分配單元和虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)管理單元，云服務(wù)定義與操作單元包含虛擬服務(wù)與實(shí)體服務(wù)映射轉(zhuǎn)化單元和服務(wù)請(qǐng)求單元，數(shù)據(jù)分析單元包含模糊控制單元、數(shù)據(jù)文檔和分類和歸一化處理單元，數(shù)據(jù)和服務(wù)管理單元包含數(shù)據(jù)修正引擎和日志文檔管理單元。

所述步驟B中，一方面，首先服務(wù)請(qǐng)求單元接收用戶的服務(wù)請(qǐng)求，并將其傳遞至數(shù)據(jù)分析單元，數(shù)據(jù)分析單元中的模糊控制單元通過(guò)相應(yīng)的規(guī)則將數(shù)據(jù)文檔進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行分類和歸一化處理，并且其通過(guò)日志文檔管理單元傳遞至數(shù)據(jù)修正引擎，數(shù)據(jù)修正引擎將修正調(diào)節(jié)參數(shù)和被處理后的數(shù)據(jù)傳遞至管理引擎，另一方面，服務(wù)周期循環(huán)操作與控制單元通過(guò)服務(wù)邏輯規(guī)劃單元將動(dòng)態(tài)管理信息傳遞至云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元，其中服務(wù)邏輯規(guī)劃單元用于云服務(wù)進(jìn)程的動(dòng)態(tài)分配與調(diào)整，云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元根據(jù)動(dòng)態(tài)管理信息，并通過(guò)QoE優(yōu)化保障單元提供的相關(guān)參數(shù)信息對(duì)虛擬服務(wù)池中的服務(wù)資源進(jìn)行搜尋與分配，隨之通過(guò)虛擬服務(wù)與實(shí)體服務(wù)映射轉(zhuǎn)化單元實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)資源與實(shí)體服務(wù)資源的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化。

附圖說(shuō)明

圖1云計(jì)算體系參考模型示意圖

圖2云計(jì)算系統(tǒng)的服務(wù)資源動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)流程示意圖

具體實(shí)施方式

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

第一步，建立云計(jì)算系統(tǒng)中的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型，采用基于單播的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)作為云計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，并對(duì)其資源進(jìn)行優(yōu)化處理，具體為：

I_M-1＝{0,1,...,M-2}

其中G(N,E)為無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)的連通圖，N為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)集合，E為網(wǎng)絡(luò)中的鏈路集合，t(l)為鏈路l的發(fā)送節(jié)點(diǎn)，r(l)為鏈路l的接收節(jié)點(diǎn)，T_O(n)為以節(jié)點(diǎn)n為起始節(jié)點(diǎn)的鏈路集合，T_i(n)為以節(jié)點(diǎn)n為目的節(jié)點(diǎn)的鏈路集合，Γ為網(wǎng)絡(luò)中的源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)對(duì)集合，(s,d)為源節(jié)點(diǎn)s與目的節(jié)點(diǎn)d之間的單播集合，c_l為鏈路l的容量，為鏈路l的平均丟包率，為業(yè)務(wù)的平均傳輸速率，為(s,d)之間的數(shù)據(jù)傳輸所需傳輸子網(wǎng)數(shù)目，為(s,d)的第個(gè)子網(wǎng)，為(s,d)的第個(gè)子網(wǎng)的平均傳輸速率，M為子網(wǎng)的最大數(shù)目，l_M＝{0,1,2,...,M-1}為(s,d)間的子網(wǎng)標(biāo)識(shí)集合，為(s,d)中的L_i數(shù)據(jù)成功傳輸?shù)母怕剩瑸闆Q策變量，若鏈路l用于傳輸(s,d)中的L_i數(shù)據(jù)包則反之則為源節(jié)點(diǎn)s與目的節(jié)點(diǎn)d之間子網(wǎng)L_i中用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的鏈路集合，為決策變量，若子網(wǎng)L_i中的數(shù)據(jù)包的發(fā)送源節(jié)點(diǎn)為s且目的節(jié)點(diǎn)為d，則反之則為中的子網(wǎng)優(yōu)先級(jí)權(quán)重系數(shù)，中根據(jù)子網(wǎng)優(yōu)先級(jí)不同則其具有不同的優(yōu)先級(jí)權(quán)重系數(shù)，當(dāng)i<j時(shí)，為的QoS約束值，J為所有獨(dú)立數(shù)據(jù)包的標(biāo)識(shí)集合，i和j為獨(dú)立子網(wǎng)標(biāo)識(shí)，Z^j為多條鏈路被同時(shí)使用的決策系數(shù)集合，為決策變量，若鏈路l經(jīng)過(guò)第j個(gè)子網(wǎng)，則反之則a_j為每個(gè)時(shí)隙中使用第j個(gè)子網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溌酚|發(fā)因子。

第二步，進(jìn)行云服務(wù)精細(xì)化管理，具體步驟為：使用服務(wù)管理控制單元進(jìn)行服務(wù)精細(xì)化管理，具體為：服務(wù)管理控制單元包括服務(wù)周期循環(huán)操作與控制單元、服務(wù)邏輯規(guī)劃單元、云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元、基于云服務(wù)的架構(gòu)部署設(shè)置單元、虛擬服務(wù)池、云服務(wù)定義與操作單元、數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)和服務(wù)管理單元、服務(wù)邏輯規(guī)劃單元以及流數(shù)據(jù)處理單元，其中服務(wù)周期循環(huán)操作與控制單元包含服務(wù)周期循環(huán)規(guī)則管理單元和管理引擎，云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元包含資源自適應(yīng)優(yōu)化分配單元和虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)管理單元，云服務(wù)定義與操作單元包含虛擬服務(wù)與實(shí)體服務(wù)映射轉(zhuǎn)化單元和服務(wù)請(qǐng)求單元，數(shù)據(jù)分析單元包含模糊控制單元、數(shù)據(jù)文檔和分類和歸一化處理單元，數(shù)據(jù)和服務(wù)管理單元包含數(shù)據(jù)修正引擎和日志文檔管理單元。

第三步，一方面，首先服務(wù)請(qǐng)求單元接收用戶的服務(wù)請(qǐng)求，并將其傳遞至數(shù)據(jù)分析單元，數(shù)據(jù)分析單元中的模糊控制單元通過(guò)相應(yīng)的規(guī)則將數(shù)據(jù)文檔進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行分類和歸一化處理，并且其通過(guò)日志文檔管理單元傳遞至數(shù)據(jù)修正引擎，數(shù)據(jù)修正引擎將修正調(diào)節(jié)參數(shù)和被處理后的數(shù)據(jù)傳遞至管理引擎，另一方面，服務(wù)周期循環(huán)操作與控制單元通過(guò)服務(wù)邏輯規(guī)劃單元將動(dòng)態(tài)管理信息傳遞至云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元，其中服務(wù)邏輯規(guī)劃單元用于云服務(wù)進(jìn)程的動(dòng)態(tài)分配與調(diào)整，云服務(wù)資源發(fā)現(xiàn)與分配單元根據(jù)動(dòng)態(tài)管理信息，并通過(guò)QoE優(yōu)化保障單元提供的相關(guān)參數(shù)信息對(duì)虛擬服務(wù)池中的服務(wù)資源進(jìn)行搜尋與分配，隨之通過(guò)虛擬服務(wù)與實(shí)體服務(wù)映射轉(zhuǎn)化單元實(shí)現(xiàn)虛擬服務(wù)資源與實(shí)體服務(wù)資源的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化。

本發(fā)明提出了一種云計(jì)算系統(tǒng)的服務(wù)資源動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法，通過(guò)建立云計(jì)算系統(tǒng)中的無(wú)線mesh網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化模型和進(jìn)行云服務(wù)單元的服務(wù)精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)服務(wù)資源的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。