[发明专利]一种云计算数据中心在线节能调度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机通信技术领域，特别涉及一种实现降低数据中心能耗的方法及装置。

1.背景技术

本发明涉及云计算数据中心节能的技术。云计算时代，如何对数据中心的资源进行高效和经济的管理是一个具有挑战性的问题。数据中心消耗了大量的能源，同时带来了环境污染。因此设计合理的节能调度算法对数据中心的资源进行管理，降低数据中心的能耗、减少运营成本、减少能源消耗对环境的污染具有十分重要的意义。虽然当前已经存在一些数据中心节能调度算法如轮叫调度算法，Modified Best Fit Decreasing(MBFD)算法，但它们没有具体考虑虚拟机任务的生命周期或与我们设计的算法的应用场景不一样，所以很难达到理想效果。

轮叫调度算法的技术方案：轮叫调度是最常用的调度算法，该算法把接收到的虚拟机任务请求依次分配到每个物理服务器以达到负载均衡的效果。该算法的优点是简单易行，不过当物理服务器资源大小或虚拟机任务请求的大小不一样的时候，该算法效果会差一些。

轮叫调度算法轮转的物理服务器是已经开启的物理服务器。将物理服务器依次编号，轮叫调度算法首先将第一个虚拟机任务请求分配给编号为1的物理服务器，当第二个虚拟机任务请求到来的时候将请求分配给第二个物理机，依次类推，每分配一个虚拟机任务请求后，都将下一次要分配的物理服务器的编号加1，直到物理服务器的编号指向最后一个物理服务器，这时再从新分配虚拟机任务请求给第一个物理服务器。如果分配给某个物理机失败，即资源不够则编号加1继续寻找物理服务器，如果所有物理服务器都分配失败，则新开启一台物理机分配，并将该物理机加入轮询队伍。最开始的时候只开启一台物理机。

Modified Best Fit Decreasing(MBFD)算法的技术方案：该算法是Anton Beloglazov等在Energy-Aware Resource Allocation Heuristics for Efficient Management of Data Centersfor Cloud Computing中提出的数据中心节能算法，该算法的主要思想是首先将虚拟机任务请求根据CPU容量大小进行降序排列，然后依次从队首将虚拟机任务请求取出，再遍历所有物理服务器，找到资源足够分配该虚拟机的那些物理服务器，依次计算这些物理服务器分配该虚拟机任务请求后增加的能耗，然后将虚拟机任务请求分配到增加能耗最小的物理服务器。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：1、上述的节能调度方法没有考虑虚拟机任务请求和物理机资源异构的情况。2、没有考虑物理机和虚拟机任务的生命周期，即没有考虑物理机和虚拟机都有一定时间的运行周期。3、没有考虑虚拟机任务请求延时的情况。

因此本发明设计一个考虑虚拟机生命周期的在线延时算法，在对数据中心资源进行管理的时候考虑了虚拟机任务请求的生命周期，算法针对的应用场景为所以虚拟机任务请求都是在线的情况，即调度系统不知道所有的虚拟机请求，只能在线实时一个个分配虚拟机。每分配完一个虚拟机请求后，下一个虚拟机请求才会到来。同时算法调度的虚拟机资源和物理机资源也包括很多种类型。

2.发明内容

本发明的应用场景是用户提交使用虚拟机的请求给调度系统，调度系统接收到用户提交的虚拟机任务请求，根据任务请求的需求和当前云数据中心的物理服务器的资源使用情况找到合适的物理服务器，然后将相应请求的虚拟机部署在该物理服务器上供用户使用。节能算法主要是判定将哪个虚拟机请求分配到哪个物理服务器上，并结合适当的迁移，使数据中心开启的物理服务器的数量降低，让整个数据中心消耗的能耗尽量最少。

用户提交的请求包括的信息有请求的开始时间、请求的持续时间、请求的虚拟机的规格大小。

图1描述了云数据中心调度算法的应用场景。算法每个阶段和步骤的含义可以简单描述如下：

1)提交虚拟机请求：用户根据自己的需要，将需要使用的虚拟机任务请求通过云服务商提供的网页提交给调度系统；

2)找到最佳资源点：调度系统根据自己的调度算法结合物理服务器的使用情况和虚拟机任务请求的信息，在数据中心找到合适的资源，将请求分配给该资源；

3)执行调度任务：在找到最佳资源后，需要完成相应的虚拟机的部署，以及物理服务器相应的开关机等一系列功能；

4)更新资源信息：物理服务器分配资源后，当前数据中心的物理服务器的使用信息会发生变化，调度系统需要从监控系统(专门负责监控数据中心里资源的使用情况)中获取物理服务器最新信息并更新。