[发明专利]云计算环境下的群组虚拟机调度策略

说明书

技术领域

本发明属于云计算技术领域，特别涉及一种云计算环境下的群组虚拟机调度策略。

背景技术

在云计算环境下，主要是通过虚拟化技术对底层的物理资源进行分配、管理，以及调度，而虚拟机作为物理设备虚拟化后的主要载体，通过其与物理资源的不同映射，可对资源进行统一管理、动态调配，为用户提供透明的服务。

群组虚拟机，即通过用户请求去选择的一组关联虚拟机，这里的关联主要指：虚拟机或虚拟机的组件间存在资源约束或依赖关系。群组虚拟机可以部署到同一台或多台物理机上，相关的映射关系关系到云计算环境下的系统性能，资源利用率，电能耗费等，有效的映射不仅能够为云计算提供商带来商业利益，还能改善应用性能，提高服务的质量。现有的虚拟机调度策略主要聚焦在服务器资源上，如CPU、内存等。这种基于服务器上的研究往往忽略了云计算环境下网络性能对系统的影响，网络延迟较大时，虚拟机单位时间内处理的任务量减少，服务质量下降。大型云计算环境中一般有成千上万台服务器，这些服务器通过交换机逐层连接，组成庞大的网络体系。以Tree型网络拓扑为例，Tree型网络拓扑结构如图1所示。连接在同一交换机上的服务器之间具有最大的网络宽带，如服务器A与服务器B，若服务器之间的通信要经过聚集层的交换机，网络宽带一般会下降机架交换机的1/4至1/8，如服务器A与服务器D；若要经过核心层交换机，网络宽带会下降的更多延迟增大，如服务器A与服务器E。可见，网络通信过程中经过的交换机越多，通信性能越低。云计算环境下的Web应用或高性能分布式任务等将会部署在多个虚拟机上，由于应用中多个组件之间固有的依赖性，用户所申请的多台虚拟机间往往存在较为频繁的通信，通过上述的分析，可知：应将这组关联的虚拟机尽可能的部署在同一台物理机上或使它们之间的通信尽可能经过较少的交换机，降低虚拟机之间的延迟通信，提高服务的质量。然而，在目前的虚拟机调度算法中，对于群组虚拟机间的通信问题，关注度并不够高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将控制网络总流量以及均衡网络链路上的流量分布定义为一个组合优化问题，并结合蚁群算法与模拟退火算法进行求解，能够在满足物理机资源约束的情况下，较好的优化群组虚拟机所在网络的性能，减小拥塞，有效的提升用户的服务质量的群组虚拟机调度策略。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：云计算环境下的群组虚拟机调度策略，包括以下步骤：

S1、根据用户的服务请求，建立虚拟机调度的可行决策空间；

S2、最小化群组虚拟机所在网络的总流量，建立优化网络总流量的目标函数；

S3、最小化网络中的最大链路利用率，建立优化最大链路利用率的目标函数；

S4、综合考虑S1和S2，建立总体目标函数，并结合蚁群算法与模拟退火算法对总体目标函数进行求解，得到函数的最优解以及虚拟机与物理机的映射关系，完成虚拟机的调度。

进一步地，所述步骤S1中建立虚拟机调度的可行决策空间的具体方法为：给定一个二进制变量表示虚拟机V_i被部署在物理机P_j上，则相反；Y_i表示物理机P_i所处的状态，Y_i＝1表示物理机P_i处于运行状态，Y_i＝0表示物理机P_i处于关机状态；群组虚拟机的可行决策空间可表示为：

式中，表示对于任意一个请求虚拟机必须被部署在相应的物理机上；表示物理机的资源约束，部署在同一台物理机上的所有虚拟机的资源需求不能超过物理机本身所能容纳的各类资源数量；R_i,x表示第i台虚拟机V_i上所分配的第x种资源的数量；H_j,x表示第j台物理机P_j上所能容纳的第x种资源的数量；x表示可用的资源的种类，最大值为d。

进一步地，S2中建立的优化网络总流量的目标函数为：