[发明专利]一种基于虚拟机的VOD应用资源消耗预测方法

权利要求书

1.一种基于虚拟机的VOD应用资源消耗预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1：利用资源相关性分析判定瓶颈资源：采集用户链接数量表示的VOD应用负载数据序列X₀=(x₀(1),x₀(2)，...,x₀(k),...,x₀(n)),其中x₀(k)表示第k个时间间隔内的用户链接数量，n为离散数据序列内元素的总个数且k∈[1,n]；采集并归一化变换6种系统资源消耗参数数据序列X_i=(x_i(1),x_i(2),...,x_i(k),...,x_i(n))，其类型分别是物理磁盘消耗(i=1)，物理内存消耗(i=2)，物理带宽消耗(i=3)，虚拟机磁盘消耗(i=4)，虚拟机内存消耗(i=5)，虚拟机带宽消耗(i=6),其中，x_i(k)表示在第k个时间间隔内由虚拟机监视器采集的第i种系统资源消耗参数值且k∈[1,n]，利用灰色系统理论的关联度分析，计算系统资源消耗参数的关联系数，比较与VOD用户链接数量关联性大小，得到系统的瓶颈资源；

Step2：瓶颈资源消耗预测：设用瓶颈资源消耗参数数据序列X⁽⁰⁾=(x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),...,x⁽⁰⁾(k),...,x⁽⁰⁾(n))，其中x⁽⁰⁾(k)表示第k个时间间隔内的瓶颈资源消耗参数值且k∈[1,n]，将灰色量序列X⁽⁰⁾转化成一次累减数据序列X⁽¹⁾=(x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),...,x⁽¹⁾(k),...,x⁽¹⁾(n))和紧邻均值数据序列Z⁽¹⁾=(z⁽¹⁾(1),z⁽¹⁾(2),...,z⁽¹⁾(k),...,z⁽¹⁾(n))，对其建立灰色差分方程，求解得到瓶颈资源消耗函数关系，根据该函数关系即可预测VOD应用资源消耗情况。

2.根据权利要求1所述基于虚拟机的VOD应用资源消耗预测方法，其特征在于，所述利用资源相关性分析判定瓶颈资源的具体步骤为：

Step1通过Windows Media Load Simulator程序以Δt的时间间隔采集用户链接数量X₀，由虚拟机监视器按照相同时间间隔采集6种系统初始资源消耗参数数据序列X_i；

Step2选取第i种系统资源消耗参数数据序列中的最大值作为归一化参 数x_i,max，对虚拟机监视器获取的系统资源消耗参数进行归一化变换，

归一化变换的定义如下：

在式（1）中，表示归一化变换后的系统资源消耗参数数据序列；

Step3在参数归一化的基础上，计算关联函数ξ_i(k)，用于表示系统资源消耗参数与用户链接数量的关联程度，ξ_i(k)定义如下：

在式（2）中，t表示时刻且t∈[1,n]，s表示系统资源消耗参数类型且s∈[1,6]， 表示用户链接数量序列与系统资源消耗参数序列在[1,n]时间区间上的极小差， 表示用户链接数量序列与系统资源消耗参数序列在[1,n]时间区间上的极大差，ρ为分辨系数且ρ∈(0,1)，表示用户请求链接数量序列与系统资源消耗参数序列极大差对任意时刻关联系数的影响因子；

Step4将关联函数ξ_i(k)的计算结果数据序列求平均值，计算系统资源消耗参数与VOD应用用户负载的相关系数的平均值，按照如下定义：

在式（3）中，r_i表示时间区间[1,n]内ξ_i(k)的平均值，则r_i的最大值对应的系统资源参数为虚拟机环境下的VOD应用瓶颈资源，该类资源显著影响着VOD虚拟机的服务性能。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟机的VOD应用资源消耗预测方法，其特征在于，所述的瓶颈资源消耗预测的具体步骤为：

Step1对由相关性分析方法得出的用瓶颈资源消耗参数数据序列X⁽⁰⁾进 行数据变换，转化成一次累减数据序列X⁽¹⁾=(x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),...,x⁽¹⁾(k),...,x⁽¹⁾(n))和紧邻均值数据序列Z⁽¹⁾=(z⁽¹⁾(1),z⁽¹⁾(2),...,z⁽¹⁾(k),...,z⁽¹⁾(n))，消除数据的随机性，生成灰色量，具体步骤为：

a.X⁽¹⁾为X⁽⁰⁾的一阶差商，通过下式计算：

x⁽¹⁾(k)＝x⁽⁰⁾(k)-x⁽⁰⁾(k-1)，k∈[2,n]                         （4）

遍历n的取值，可得到X⁽¹⁾；

b.紧邻均值数据序列Z⁽¹⁾，通过下式计算：

z⁽¹⁾(k)＝0.5(x⁽⁰⁾(k)+x⁽⁰⁾(k-1))，k∈[2,n]                    （5）

遍历n的取值，可得到Z⁽¹⁾；

Step2使用X⁽¹⁾和Z⁽¹⁾建立X⁽⁰⁾的差分方程，其定义为：

X⁽¹⁾+aZ⁽¹⁾＝b(Z⁽¹⁾)²                                         （6）

在式（6）中，a,b为曲线拟合参数；

Step3依据式（7），计算式(6)的最小二乘估计，可以计算出a,b的值：

在式（7）中，

Step4根据灰色系统理论，以第k个时间间隔的用户链接数量计算第k+1个时间间隔内的瓶颈资源消耗值 如下式所示：

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