一種均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的iaas虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法，是應(yīng)用于N臺虛擬機(jī)部署到M臺主機(jī)上所構(gòu)成的部署方案上，其特征是按如下步驟進(jìn)行：步驟1：對單位周期內(nèi)負(fù)載總量的變化量進(jìn)行判斷，當(dāng)負(fù)載變化量不為零時(shí)，則執(zhí)行步驟2；步驟2：令j＝1；步驟3：獲得當(dāng)前周期內(nèi)第j臺主機(jī)的能耗；步驟4：將第j臺主機(jī)的能耗與所設(shè)定的能耗區(qū)間進(jìn)行比較，若第j臺主機(jī)的能耗不在所設(shè)定的能耗區(qū)間內(nèi)，則根據(jù)虛擬機(jī)動態(tài)遷移模型重新獲得部署方案，再執(zhí)行步驟5；否則，直接執(zhí)行步驟5；步驟5：將j+1賦值給j，并返回步驟3執(zhí)行，直到j(luò)＝M為止。本發(fā)明能在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)降低數(shù)據(jù)中心能耗，從而提高虛擬云服務(wù)資源的利用率和云服務(wù)提供商的管理效率，避免資源浪費(fèi)。
【專利說明】—種均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明運(yùn)用于云計(jì)算領(lǐng)域，涉及數(shù)據(jù)中心的資源分配技術(shù)，具體地說是一種均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算建立了一種新型的信息服務(wù)環(huán)境，使用戶能夠按需的獲取各種類型的虛擬云服務(wù)資源。然而，隨著用戶對虛擬云服務(wù)資源使用需求的快速增漲，越來越多的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心紛紛在各地出現(xiàn)。這些數(shù)據(jù)中心在為用戶提供便利的同時(shí),也增加了大量的能耗,產(chǎn)生了大量C02。
[0003]目前，對虛擬云服務(wù)資源進(jìn)行動態(tài)遷移，減少低負(fù)載的主機(jī)數(shù)量，提高數(shù)據(jù)中心主機(jī)的利用率是解決數(shù)據(jù)中心能耗的有效思路之一。但由于用戶可以自由地加入或者退出云計(jì)算環(huán)境，這就給數(shù)據(jù)中心主機(jī)上的負(fù)載帶來更多的不確定性和復(fù)雜性，并對用戶服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。同時(shí)，不同用戶在請求虛擬云服務(wù)資源時(shí)難以準(zhǔn)確描述其自身的需求，容易產(chǎn)生超額部署的現(xiàn)象，即用戶所請求的虛擬云服務(wù)資源大于用戶實(shí)際所需要的。云服務(wù)提供商在對虛擬云服務(wù)資源遷移的過程中將會分配大量閑置的虛擬云服務(wù)資源以應(yīng)對用戶請求,造成資源的浪費(fèi),大大增加整個數(shù)據(jù)中心的能耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提出一種均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法，以期能夠綜合解決數(shù)據(jù)中心能耗和用戶服務(wù)質(zhì)量的問題，在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)降低數(shù)據(jù)中心能耗，從而提高虛擬云服務(wù)資源的利用率和云服務(wù)提供商的管理效率，并有效地避免資源浪費(fèi)。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明一種均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法，是應(yīng)用于N臺虛擬機(jī)部署到M臺主機(jī)上所構(gòu)成的部署方案，并對所述部署方案進(jìn)行優(yōu)化，其特點(diǎn)是:
[0007]令所述N 臺虛擬機(jī)記為 VM = Ivm1, vm2,..., Vmi,..., vmN}, I ^ i ^ N ^mi 表示第 i
臺虛擬機(jī)，所述第i臺虛擬機(jī)Vmi的組成為VWi4,?,Cf,Mf,Dfj; C1、
Hipdpni分別表示第i臺虛擬機(jī)Vmi自身的CPU性能、內(nèi)存容量、硬盤容量和帶寬巧表示第i臺虛擬機(jī)Vmi的負(fù)載；cf、mf、df分別表示第i臺虛擬機(jī)Vmi的負(fù)載Vi所需的CPU性能、內(nèi)存容量和硬盤容量，且< =W,.、/?/=/￥,、d'!Q、Μ, O分別表示第i
臺虛擬機(jī)Vmi的負(fù)載Vi實(shí)際獲得的CPU性能、內(nèi)存容量和硬盤容量；
[0008]令所述M 臺主機(jī)記為 HOST = {host^ host2,..., hostj,..., hostM}, I < j < M ；hostj表示第j臺主機(jī)，所述第j臺主機(jī)hostj的組成為
hOStj =，hcf、Λ；"、hi hj 分別表示第 j 臺主機(jī)hostj 自身的 CPU 性能、內(nèi)存容量、硬盤容量和負(fù)載；
[0009]所述IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法是按如下步驟進(jìn)行:
[0010]步驟一、令單位周期為1\則Tn表示當(dāng)前周期Jlri表示上一周期；在所述當(dāng)前周期Tn內(nèi)獲得所述M臺主機(jī)HOST的負(fù)載總量h，對所述單位周期T內(nèi)負(fù)載總量h的變化量Λ h進(jìn)行判斷，當(dāng)所述負(fù)載變化量Ah不為零時(shí)，則執(zhí)行步驟二 ；
[0011]步驟二:令 j = l;
[0012]步驟三:獲得當(dāng)前周期Tn內(nèi)第j臺主機(jī)hostj的能耗Ej ；
[0013]步驟四:將所述第j臺主機(jī)host]的能耗&與所設(shè)定的能耗區(qū)間進(jìn)行比較，若所述第j臺主機(jī)host的能耗不在所設(shè)定的能耗區(qū)間內(nèi)，則所述N臺虛擬機(jī)VM先根據(jù)虛擬機(jī)動態(tài)遷移模型重新獲得部署方案，再執(zhí)行步驟五；否則，直接執(zhí)行步驟五；
[0014]步驟五:將j+Ι賦值給j，并返回步驟三執(zhí)行，直到j(luò) = M為止。
[0015]本發(fā)明均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法的特點(diǎn)在于，
[0016]所述步驟一是按如下步驟進(jìn)行:
[0017]步驟1、利用式⑴獲得當(dāng)前周期Tn內(nèi)第j臺主機(jī)的負(fù)載hj:

【權(quán)利要求】
1.一種均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法，是應(yīng)用于N臺虛擬機(jī)部署到M臺主機(jī)上所構(gòu)成的部署方案，并對所述部署方案進(jìn)行優(yōu)化，其特征是: 令所述N臺虛擬機(jī)記為VM = Ivm1, vm2,..., Vmi,..., vmN}, I≤i≤N ^mi表示第i臺虛擬機(jī)，所述第i臺虛擬機(jī)Vmi的組成為Vm1.,式卜 Iii分別表示第i臺虛擬機(jī)Vmi自身的CPU性能、內(nèi)存容量、硬盤容量和帶寬表示第i臺虛擬機(jī)Vmi的負(fù)載；c;、wf、d?分別表示第i臺虛擬機(jī)Vmi的負(fù)載Vi所需的CPU性能、內(nèi)存容量和硬盤容量，且= 、mf =/;?,!,、df = CiiVi ； Cf > M: -, Df分別表不第i臺虛擬機(jī)Vmi的負(fù)載vi實(shí)際獲得的CPU性能、內(nèi)存容量和硬盤容量； 令所述 M 臺主機(jī)記為 HOST = {host^ host2,…，host」，…，hostj , I ≤ j ≤M ；hostj 表示第j臺主機(jī)，所述第j臺主機(jī)hostjW組成為Λολ =.(/--，/^，％、h"； > h1比分別表示第j臺主機(jī)host]自身的CPU性能、內(nèi)存容量、硬盤容量和負(fù)載； 所述IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法是按如下步驟進(jìn)行: 步驟一、令單位周期為!\則Tn表示當(dāng)前周期Jlri表示上一周期；在所述當(dāng)前周期1；內(nèi)獲得所述M臺主機(jī)HOST的負(fù)載總量h，對所述單位周期T內(nèi)負(fù)載總量h的變化量Λ h進(jìn)行判斷，當(dāng)所述負(fù)載變化量Ah不為零時(shí)，則執(zhí)行步驟二 ； 步驟二:令j = I ; 步驟三:獲得當(dāng)前周期Tn內(nèi)第j臺主機(jī)hostj的能耗Ej ； 步驟四:將所述第j臺主機(jī)host]的能耗&與所設(shè)定的能耗區(qū)間進(jìn)行比較，若所述第j臺主機(jī)host]的能耗不在所設(shè)定的能耗區(qū)間內(nèi)，則所述N臺虛擬機(jī)VM先根據(jù)虛擬機(jī)動態(tài)遷移模型重新獲得部署方案，再執(zhí)行步驟五；否則，直接執(zhí)行步驟五； 步驟五:將j+Ι賦值給j，并返回步驟三執(zhí)行，直到j(luò) = M為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法，其特征在于，所述步驟一是按如下步驟進(jìn)行: 步驟1、利用式(I)獲得當(dāng)前周期Tn內(nèi)第j臺主機(jī)的負(fù)載Iij:
式(I)中，Xij為二進(jìn)制數(shù),表示第i臺虛擬機(jī)Vmi是否被部署到第j臺主機(jī)hostj,當(dāng)Xij = I時(shí)，表示第i臺虛擬機(jī)Vmi被部署到hostj ;當(dāng)Xij = O時(shí),表示第i臺虛擬機(jī)Vmi未被部署到第j臺主機(jī)hostj ; α、β、Y分別表示第j臺主機(jī)hostj自身的CPU性能' 內(nèi)存容量Λ硬盤容量Y對負(fù)載hj的比例系數(shù)； 步驟2、利用式(2)獲得當(dāng)前周期Tn內(nèi)所述M臺主機(jī)HOST的負(fù)載總量h:
步驟3、利用式(3)獲得單位周期T內(nèi)負(fù)載總量h的變化量Ah: Ah = h_h， (3)式(3)中，h’表示上一周期Tlri內(nèi)所述M臺主機(jī)HOST的負(fù)載總量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法，其特征是，所述步驟三是按如下步驟進(jìn)行: 步驟1、利用式(4)獲得所述第j臺主機(jī)host]的當(dāng)前周期能SEj:
Ej = Mj(Iij)T (4) 式(4)中，Mj(hj)為能耗模型,表征第j臺主機(jī)hostj負(fù)載hj時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)的能耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡能耗與服務(wù)質(zhì)量的IAAS虛擬機(jī)動態(tài)遷移方法，其特征是，所述步驟四中的虛擬機(jī)動態(tài)遷移模型為: 目標(biāo)函數(shù):min 義 χΦ,.+ ^x SLQ (5) 約束條件:

式(5)中，ΦΕ表示當(dāng)前周期Tn內(nèi)所述M臺主機(jī)HOST的總能耗占所述M臺主機(jī)HOST的最大能耗的比例，并有:
式(5)中，SLQ表示用戶服務(wù)質(zhì)量，λ、Kr分別表示當(dāng)前周期Tn內(nèi)所述M臺主機(jī)HOST的總能耗和用戶服務(wù)質(zhì)量SLQ的比例系數(shù)； 式(6)-式(8)分別表示任意一臺主機(jī)上所部署的所有虛擬機(jī)的負(fù)載實(shí)際獲得的CPU性能、內(nèi)存容量、硬盤容量都分別小于等于主機(jī)自身的CPU性能％、內(nèi)存容量<、硬盤容量K的資源約束； 式(9)-(11)分別表示任意一臺虛擬機(jī)的負(fù)載實(shí)際獲得的CPU性能Cf、內(nèi)存容量、硬盤容量Df都分別小于等于虛擬機(jī)自身的(PU性能C1、內(nèi)存容量ffl1、硬盤容量Cli的資源約束；式(12)表示虛擬機(jī)部署的唯一性約束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的虛擬機(jī)動態(tài)遷移模型，其特征在于，利用式(14)獲得所述目標(biāo)函數(shù)中的用戶服務(wù)質(zhì)量SLQ:
式(14)中，\表示第i臺虛擬機(jī)Vmi發(fā)生遷移所花費(fèi)時(shí)間；貧表示第i臺虛擬機(jī)Vmi在\時(shí)間內(nèi)的負(fù)載Vi對實(shí)際獲得CPU性能Cf、內(nèi)存容量和硬盤容量Df的單位時(shí)間綜合效用度&表示第i臺虛擬機(jī)VIIliS生遷移而引起單位時(shí)間綜合效用度S下降的比例；S 曼示第i臺虛擬機(jī)VHii在T-ti時(shí)間內(nèi)的負(fù)載Vi對實(shí)際獲得CPU性能Cf、內(nèi)存容量和硬盤容量化的單位時(shí)間綜合效用度； 并有:
S =a'u'; +P'u；' + Y'U1:(15) 式(15)中，<、<、《/分別表示第i臺虛擬機(jī)vmi上的負(fù)載Vi對實(shí)際獲得CPU性能Cf、內(nèi)存容量M和硬盤容量?的單位時(shí)間效用度；α ’、β ’、Y ’分別表示第i臺虛擬機(jī)Vmi實(shí)際獲得CPU性能Cf的單位時(shí)間效用度<、內(nèi)存容量的單位時(shí)間效用度 <和硬盤容量D單位時(shí)間效用度Hf對單 位時(shí)間綜合效用度S的比例系數(shù)，且α’+β’ + Υ’ =1;并有:
式(20)中，Pi為二進(jìn)制數(shù),表示第i臺虛擬機(jī)Vmi是否發(fā)生遷移，當(dāng)Pi = O時(shí),表示第i臺虛擬機(jī)Vmi未發(fā)生遷移，當(dāng)Pi = I時(shí),表示第i臺虛擬機(jī)Vmi發(fā)生遷移。
【文檔編號】H04L29/08GK104184806SQ201410401136
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】羅賀, 曹杰, 胡笑旋, 汪永康, 馬華偉, 靳鵬, 潘禹辰, 夏維, 王國強(qiáng) 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)