[发明专利]云游戏分布式系统中带宽资源分配管理系统及其管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式系统中带宽资源分配技术领域，具体是一种云游戏分布式系统中网络带宽资源分配系统及其方法。

背景技术

随着虚拟化技术的迅速发展，多种方案被部署应用在云计算领域。比如VMware，虚拟化市场的领军者，为整个业界提供商业虚拟机产品，另外在非商业化的开源社区中，KVM和XEN是两款免费但强大的虚拟化方案。虽然虚拟化基础解决方案日益成熟，但是在具体的应用场景中依然存在很多待解决的问题，这其中之一就是资源的调度问题。在虚拟化领域针对CPU资源的调度问题已经有很多成熟有效方法和策略，但是有关GPU网络带宽的资源调度依然还在初始阶段。

以云游戏为例，云游戏模式简单地说是指客户端使用远程连接软件，与运行在云端的虚拟机进行长时连接，云端虚拟机进行游戏的逻辑计算、图像渲染，并最终把图像数据传回客户端，这样用户就可以在仅仅拥有显示器、键盘、鼠标等硬件的情况下体验3D游戏，省去了频繁更新高端游戏显卡等已经设备带来的高额费用。但是这其中存在一些问题影响用户的游戏体验，亟待解决。

通过实验发现了以下几点现象和规律：1、带宽资源的占用是和用户的数量成正相关的。2、各个虚拟机占用的带宽上下抖动很大。3、合适的带宽分配策略是对游戏流畅度的保证。总之，当用户数量比较大时，网络带宽已经成为整个系统的主要瓶颈，而这个问题现今一直没有得到很好的解决。

发明内容

本发明针对现有的云平台中网络带宽资源调度方法存在的不足，提出了一种分布式系统中带宽资源分配管理的系统与方法。通过运用网络编程技术，在若干集群中搭建分布式的框架，称之为BAM(Bandwidth Allocation Management)，负责整个网络中每个从机(slave)带宽资源的分配。整个框架核心运行在主机(master)上，核心用到的技术涉及到Linux下的epoll和异步IO多路复用等。除了这个通用的调度框架外，本发明还随框架集成了两种新的网络带宽调度方法，用来在总网络带宽和单个虚拟机中游戏的流畅度之间做权衡。这两种方法分别是基于公平的分配方法(Fairness-allocation scheduling)和基于共享的分配方法(Sharing-allocation scheduling)，具体来说前者是基于公平性的自适应调度方法，严格为每个虚拟机分配相等的带宽资源；后者是基于共享模式的，每一时刻占用网络带宽资源少的虚拟机会把剩余带宽资源分配给需求多的虚拟机，实现了资源的共享，效率更高但网络波动会更大。这两种方法适用于不同的应用场景。

本发明的技术解决方案如下：

一种云游戏分布式系统中带宽资源分配管理系统，其特点在于，包括由主控服务器、日志服务器和物料存储服务器构成的管理系统，以及由若干从属物理机器组成的服务器集群的被管理系统；

所述的主控服务器分别与所述的日志服务器和物料存储服务器连接；

所述的主控服务器，用于获取来自用户的请求，并解析请求，对请求做出响应，为用户分配合适的虚拟机，运行相应的游戏，调度虚拟机之间的宽带资源分配；

所述的日志服务器，用于记录虚拟机的运行状态，CPU、GPU、带宽资源的使用情况，以及玩家信息；

所述的物料存储服务器，用于存储游戏虚拟机镜像文件；

所述的被管理系统是若干的从物理机器组成的服务器集群，每个从物理机器里运行了若干的虚拟机，每个虚拟机里都有一个游戏和远程桌面软件。

所述的主控服务器由连接管理模块、可扩展策略模块组成；

所述的连接管理器，用于接收从用户发出的游戏请求，判断处理后选择后续接入的从属物理机器，并最终和其中的虚拟机相连，从而将用户和虚拟机连接起来了；

所述的可扩展策略模块，用于人工干预的接口。

所述的连接管理模块包括虚拟机堆和集成网络带宽调度方法两个子结构；

所述的虚拟机堆从日志服务器中得到所有从物理机器的CPU、GPU、网络带宽资源使用状况，并按照总体情况维护一个从物理机器资源占有情况的最小堆，占用资源最少的从物理机器位于堆顶；

集成网络宽带调度方法包括基于公平的分配方法和基于共享的分配方法。

一种云游戏分布式系统中带宽资源分配管理方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、游戏开始时，主控服务器获取用户启动游戏请求、解析请求，并开始为用户部署相应的虚拟机；

步骤2、主控服务器从自身的虚拟机堆中选取资源最充裕的物理机器上的虚拟机，启动该虚拟机；