[发明专利]基于相似度的云上微服务资源调度优化方法

说明书

本发明公开的一种基于相似度的云上微服务资源调度优化方法，主要解决现有方法的系统性能指标不全面、优化时间长且优化效果不佳的问题。其实现方案是：选取微服务基准系统，部署微服务系统；选取微服务环境的资源消耗、抖动程度、关联成本作为优化目标；计算并构建映射据库，并对数据库中的相似结果进行分组；基于当前的工作负载与分组后的映射数据库中各个类别的中心点计算相似度，根据相似度生成初始种群；对该初始种群使用交叉、变异操作进行更新，基于非支配排序对种群进行排序，并选出最优解。实验结果表明，本发明降低了时间成本，提高了微服务系统的性能和资源利用率，可用于对工作负载时刻变化的微服务系统进行动态的资源分配和部署。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体涉及一种云上微服务资源调度的优化方法，可用于对工作负载时刻变化的微服务系统进行动态的资源分配和部署。

背景技术

在传统的IT行业，大多数项目都是各种独立系统的堆砌，单体服务更加适用。但随着互联网的发展，项目的规模越来越大，各个模块更新迭代的速度越来越快，以及对系统扩展性稳定性的要求越来越高，单体服务出现了各种各样的问题，如开发效率缓慢、代码维护困难、部署不灵活等缺点，因此微服务系统应运而生。

微服务架构是一种使用一套小服务来开发单个应用的方式途径，每个服务运行在自己的进程中，并使用超文字传输协定应用程序编程接口(HTTP API)进行轻量级机制通信，这些服务基于业务能力构建，并能够通过自动化部署机制来独立部署，这些服务使用不同的编程语言实现，以及不同数据存储技术，并保持最低限度的集中式管理。微服务系统要提供一套基础的架构，这种架构使得微服务可以独立的部署、运行、升级，不仅如此，这个系统架构还让微服务与微服务之间在结构上“松耦合”，而在功能上则表现为一个统一的整体。微服务架构具有良好的模块扩展性，相比于单体架构能很好满足当前的互联网应用用户量预测、资源动态分配的需求。但是从微服务的运行和维护的视角来看，应对典型的互联网用户请求随机多变的场景，保障应用服务质量，减少微服务系统的资源消耗依旧面临挑战。

中国科学院软件研究所在其申请的专利文献“一种面向微服务架构的容器级弹性资源供给系统及方法”(专利申请号：CN201510974291.9公开号:CN105631196A申请日期：2015.12.22)中公开了一种面向微服务架构的容器级弹性资源供给方法。该方法通过周期性采集每个容器的CPU、内存、磁盘I/O、网络I/O系统资源使用参数以及每秒用户请求数，利用Jackson开环网络中的性能方程及流量方程进行建模，构建微服务架构下“负载-响应时间”的关联关系，再利用卡尔曼滤波器和Ts模糊函数对比响应时间的预测值与观测值，并根据得出的响应时间预测值是否违背了应用的服务质量为依据，对容器进行资源管理，从而保证用户应用的服务质量。该方法存在的不足是，仅从容器层收集数据对系统性能进行建模来评估系统服务的响应时间，从而导致预测值存在偏差，没有基于特征进行微服务性能预测，用户服务质量难以保障的情况。

马翠在其撰写的硕士学位论文“基于SOA的系统性能建模研究”(南京邮电大学2012年3月，分类号：TP393.09)中公开了一种面向服务的体系架构系统性能的建模方法。该方法首先分析了影响面向服务的体系结构系统性能的静态因素，例如运行平台，网络因素和服务因素，以及影响系统性能的动态因素—用户负载。然后在这些影响因素中选择适合评估服务性能的分析方法。最后对服务进行原子服务和组合服务分类来评估Web服务的性能，以服务的响应时间作为评价系统性能的指标。但是该方法在微服务调度发生在云环境中，由于未对公共云服务中的应用调度模型进行充分考虑，而是只考虑影响服务系统性能的静态因素和动态因素，并未将生产环境下单个服务的部署环境性能、以及系统的运行成本等因素考虑进去，不考虑服务之间的调用，相比于分布式结构体系更适合用在集中式的SOA架构，因而无法适应在云环境中分布式部署的第三代微服务架构。

发明内容

本发明的目的在于针对第三代分布式微服务系统，提出一种基于相似度的云上微服务资源调度优化方法，以解决上述现有技术的不足，提高用户服务质量和资源利用效率。