[发明专利]高性能计算和云计算混合环境中的动态资源管理方法

权利要求书

1.一种高性能计算和云计算混合环境中的动态资源管理方法，其特征在于：该方法在高性能计算和云计算混合环境下，不断对到达的任务进行动态资源分配，当完成对一批任务的动态资源分配后，按照如下方法对混合环境中的云计算环境里的物理资源进行资源优化：

采集云环境里系统物理机的计算机CPU利用率、存储利用率和内存利用率，根据系统状态约束条件，建立物理机资源利用最大化优化模型，求解所述优化模型，得到虚拟机放置方案，然后按照如下改进的虚拟机迁移方法实现云计算环境里的资源优化：

1)获取物理机列表和物理机上运行的所有虚拟机列表；

2)将所述物理机列表中的所有物理机按负载量从小到大依次排序；

3)将当前物理机上的所有虚拟机取出并按负载量从小到大依次排列，确定其中负载量最小的虚拟机，所述当前物理机在初始步骤中为负载量最小的物理机；

4)进行虚拟机迁移：即按照所述步骤3)中的排序，依次为虚拟机寻找并迁至放置的物理机，当出现一个虚拟机无法找到合适放置的物理机时，进入步骤6)，否则在完成为当前物理机中所有虚拟机的迁移后，进入步骤5)；

5)判断是否完成所有物理机的虚拟机迁移，如是，则进入步骤7)；否则按照所述步骤2)的排序，将当前物理机的下一个物理机更新为当前物理机后返回步骤3)；

6)如果当前物理机为负载量最小的物理机，则判定无法进行资源优化，结束云计算环境里的资源优化流程，否则将当前物理机之前已完成的虚拟机迁移方案作为云计算环境里的资源优化输出；

7)将所有的虚拟机迁移方案作为云计算环境里的资源优化输出。

2.根据权利要求1所述的高性能计算和云计算混合环境中的动态资源管理方法，其特征在于：所述系统状态约束条件为物理机的负载最大化，物理机的资源利用率最大，以及物理机的计算机CPU利用率、存储利用率和内存利用率不超过物理机的计算机CPU、存储和内存的最高利用率。

3.根据权利要求1或2所述的高性能计算和云计算混合环境中的动态资源管理方法，其特征在于：所述动态资源分配的具体方法为：

步骤一：根据高性能计算和云计算混合环境的历史日志数据，分析混合环境任务到达率的历史数据特征，得到任务到达率的时间序列特征，同时选取AR模型，将所述任务到达率的时间序列特征输入AR模型进行系统到达率的预测；

步骤二：将所述步骤一中预测得到的任务到达率作为输入，将混合系统的任务到达模式、任务执行时间的分布特征以及硬件资源池的容量作为限制条件，建立G/M/n排队模型，然后求解所述G/M/n排队模型，得到混合系统的动态资源分配。

4.根据权利要求3所述的高性能计算和云计算混合环境中的动态资源管理方法，其特征在于：所述步骤二中求解所述G/M/n排队模型的方法为：

a)将响应时间R最小作为优化问题，根据以下约束条件构建最优化问题：计算资源量不超过总得资源池总量以及计算时间不超过用户需求的计算时间；

所述响应时间R为；

$R=\frac{T}{X}+\frac{{\mathrm{\σ}}_a^2+(1/n^2){{\mathrm{\σ}}_b}^2}{2\stackrel{\‾}{t}(1-\mathrm{\ρ})}$

其中，T为计算完提交任务量所耗时间，X表示计算完成的任务量，n为服务器数量，为任务平均到达时间间隔，ρ为系统中的设备利用率，为任务到达时间间隔方差，为系统服务时间方差；

b)利用内点罚函数方法求解所述步骤a)构建的最优化问题，得到到达任务的需求计算资源。