[发明专利]具有可控冗余度的虚拟机并行分配方法

说明书

本发明公开了一种具有可控冗余度的虚拟机并行分配方法，所述方法包括以下步骤：获取要分配的网络的拓扑图；设定阈值并根据其将拓扑图进行变换；在变换后的拓扑图中判断在此阈值内是否存在规模多于数据结点的能够互相通讯的虚拟机；根据不同的冗余要求删除数量不等的通讯延迟较大的虚拟机；然后再对虚拟机与数据进行二分图的匹配。

技术领域

本申请涉及云计算技术领域，其尤其指一种具有可控冗余度的虚拟机并行分配方法。

背景技术

虚拟化的概念：随着数据密集型应用程序越来越多地转向云计算系统，虚拟化技术正在成为云数据中心资源共享的重要关注点。作为一种虚拟计算资源池，云计算可以提供冗余的虚拟机资源。利用这些资源提供连续，高稳定性和高可靠性的服务。通常情况下，云计算数据中心将有大量的租户服务程序正在运行，一旦数据中心出现物理问题，这将导致大量用户的服务中断，这将给租户带来巨大损失

数据中心拓扑结构：当前数据中心的拓扑结构通常为三层架构，例如Fat-Tree，VL2和BCube，这种三层架构遵循了一般的网络结构并给予了扩展。这三层架构的最底层是接入层，服务器正是连接着接入层的交换机。

汇聚层连接着接入层，核心层为最顶层并连接着核心层，数据中心内的数据节点和计算节点分布在服务器中，数据节点可以存放待处理的数据，而计算节点可以处理相应的数据，计算节点可由虚拟机组成。用户可以将自己需要处理的数据存储在数据中心的数据节点上等待请求的虚拟机来处理。图1中的矩阵表示Fat-Tree结构中任意两个服务器之间进行通讯所经过的交换机数量。

虚拟分配：虚拟机(VM)是一种逻辑机器，具有与实际主机几乎相同的架构，操作系统可以在其上运行。在现代虚拟化云计算中心，大数据被分割并存储在数据节点上。因此，如果没有为所有数据节点中的最大访问延迟设置限制，则可能会长时间处理由大数据组成的任务。为这些数据节点分配VM以最小化最大访问延迟称为虚拟机分配(VMA)。

由于数据中心内可利用的虚拟机多于数据结点，并且要求处理数据结点的虚拟机互相通讯，这对虚拟机之间通讯的要求比较严格。由于虚拟机之间两两通讯，所以虚拟机之间的通讯模型所构成的图是一个完全图。原有方法提出的启发式算法为用贪心算法为数据结点寻找虚拟机的候选团并结合匈牙利算法为数据结点分配虚拟机。文章中使用的贪心法能够找到极大团，虽然有一定的容错性能，但是冗余的虚拟机个数随着阈值的增大是成指数增长的，不具有实际应用价值。在Tree，VL2，Fat-Tree和BCube四种网络结构中的实验结果更是鲜明的证实了这一观点，找到的极大团一般都是包括所有虚拟机，这不仅增加了虚拟机与数据节点的匹配时间，还降低了该方法的容错性能。

发明内容

本发明通过将虚拟机分配的VM选择问题模型化为在延迟图上找到冗余组，其中图形的节点是VM和DN，边缘是VM之间或虚拟机与DN之间的访问延迟。然后，我们提出了具有可控冗余度的虚拟机的容错算法。

寻找冗余团(算法1)寻找冗余团需经过两个步骤：

第一步：删除给予的完全图中权值大于阈值的边。

第二步：在得到的子图上对于不同的阈值，并行同步寻找冗余团。

为数据节点分配虚拟机(算法2)：为得到的合适的虚拟机团分配所要计算的数据点：利用Hopcroft-Karp算法来解决二分图匹配问题。

本发明使用DN表示数据节点，VN表示虚拟机。

我们遵循已有研究中的基本假设：

1.一个DN被一个VM处理。若一个DN需要k(k1)个VM处理，则把DN复制k-1份存储在另外k-1个DN上。