本發(fā)明涉及云計(jì)算的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于云計(jì)算的虛擬機(jī)兩級(jí)優(yōu)化調(diào)度管理平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)數(shù)據(jù)的需求越來越大，對(duì)數(shù)據(jù)信息的處理能力要求越來越高，數(shù)據(jù)的處理也從傳統(tǒng)的單機(jī)處理到集群處理，而集群處理的數(shù)據(jù)處理方式就涉及到服務(wù)器的利用率問題，如何高效利用集群服務(wù)器成為各大供應(yīng)商亟待解決的問題，虛擬機(jī)由此應(yīng)運(yùn)而生。而云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，按用戶需要提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展的資源，其具有靈活性、便利性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)。在這種基于虛擬機(jī)與云計(jì)算的協(xié)調(diào)服務(wù)模式下，負(fù)載均衡技術(shù)的研究引起了國內(nèi)外眾多企業(yè)與機(jī)構(gòu)的重視，該技術(shù)不但提高了資源利用率，同時(shí)提高了用戶的服務(wù)質(zhì)量，盡管如此，其仍面臨著迫切需要解決的虛擬機(jī)調(diào)度效率不高和負(fù)載均衡策略不完善問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種基于云計(jì)算的虛擬機(jī)兩級(jí)優(yōu)化調(diào)度管理平臺(tái)，該平臺(tái)包括云計(jì)算平臺(tái)門戶，一級(jí)調(diào)度模塊，二級(jí)調(diào)度模塊，一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊，二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊，物理資源分配模塊。

所述云計(jì)算平臺(tái)門戶前端與用戶的客戶端連接，后端與所述一級(jí)調(diào)度模塊連接，所述一級(jí)調(diào)度模塊側(cè)端與所述一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊連接，后端與所述二級(jí)調(diào)度模塊連接，所述二級(jí)調(diào)度模塊側(cè)端與所述二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊連接，后端與所述物理資源分配模塊連接。

所述一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蜂群算法實(shí)現(xiàn)，所述二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蟻群算法實(shí)現(xiàn)。

所述云計(jì)算平臺(tái)門戶為所有用戶提供客戶端，所述用戶提交云端任務(wù)，所述一級(jí)調(diào)度模塊和所述二級(jí)調(diào)度模塊完成資源的調(diào)度與分配，最終由對(duì)應(yīng)的所述物理資源分配模塊分配物理資源給所述用戶，并返回任務(wù)完成的結(jié)果。

所述一級(jí)調(diào)度模塊包括資源描述模塊和虛擬資源調(diào)度模塊，所述資源描述模塊接收所述云計(jì)算平臺(tái)門戶的所述用戶的任務(wù)，判斷任務(wù)的類型與規(guī)模，并同時(shí)將任務(wù)的類型與規(guī)模信息發(fā)送給所述一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊和所述虛擬資源調(diào)度模塊，所述虛擬資源調(diào)度模塊根據(jù)所述一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊和所述資源描述模塊提供的所述信息綜合進(jìn)行資源調(diào)度的預(yù)測(cè)。

所述二級(jí)調(diào)度模塊包括物理機(jī)調(diào)度模塊和虛擬機(jī)規(guī)劃模塊，所述物理機(jī)調(diào)度模塊接收所述資源描述模塊的資源調(diào)度預(yù)測(cè)的結(jié)果，結(jié)合虛擬機(jī)資源和物理機(jī)資源的使用情況，制定資源的放置與遷移策略，并將所述策略發(fā)送給所述二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊進(jìn)行策略優(yōu)化處理；所述虛擬機(jī)規(guī)劃模塊建立與所述物理機(jī)調(diào)度模塊和所述二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊的策略信息的映射關(guān)系，所述虛擬機(jī)規(guī)劃模塊的虛擬機(jī)規(guī)劃器根據(jù)映射結(jié)果調(diào)用所述物理資源分配模塊中的物理資源，并返回結(jié)果給所述用戶。

所述一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蜂群算法實(shí)現(xiàn)，所述蜂群算法的實(shí)現(xiàn)步驟為：

S1，初始化參數(shù)，產(chǎn)生初始位置；

S2，質(zhì)量評(píng)價(jià)，并判斷是否滿足終止條件；

若滿足，則執(zhí)行S4；否則，執(zhí)行S3；

S3，任務(wù)作為偵查蜂進(jìn)行偵查，并通過跟隨活動(dòng)，收獲食物源，得到預(yù)測(cè)的虛擬機(jī)，并返回S2；

S4，輸出最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為算法結(jié)果進(jìn)行返回。

所述二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蟻群算法實(shí)現(xiàn)，所述蟻群算法的實(shí)現(xiàn)步驟為：

S1，初始化蟻群信息素，所述信息素為各虛擬機(jī)的處理能力；

S2，蟻群搜索解，具體為，當(dāng)一只螞蟻完成其路徑達(dá)到一虛擬機(jī)時(shí)，更新該路徑上的信息素，所述路徑上的信息素為虛擬機(jī)的處理能力；

S3，判斷是否滿足全局更新條件，若滿足，則執(zhí)行S4；否則，執(zhí)行S2；

S4，將S3的結(jié)果作為策略優(yōu)化結(jié)果，并將所述策略優(yōu)化結(jié)果返回給所述虛擬機(jī)規(guī)劃模塊。

本發(fā)明在傳統(tǒng)的云計(jì)算的兩級(jí)調(diào)度模型的基礎(chǔ)上引入一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊和二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊，兩級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用不同的仿生智能算法對(duì)一級(jí)調(diào)度模塊和二級(jí)調(diào)度模塊的資源調(diào)度分配進(jìn)行優(yōu)化，為云端虛擬機(jī)負(fù)載均衡提供靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的全局最優(yōu)解，獲得最優(yōu)的調(diào)度方案，有效降低虛擬機(jī)遷移的資源開銷，提高了云計(jì)算資源的利用效率，同時(shí)提高了用戶的服務(wù)質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的基于云計(jì)算的虛擬機(jī)兩級(jí)優(yōu)化調(diào)度管理平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的基于云計(jì)算的虛擬機(jī)兩級(jí)優(yōu)化調(diào)度管理平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做具體的描述。如圖1所示，該基于云計(jì)算的虛擬機(jī)兩級(jí)優(yōu)化調(diào)度管理平臺(tái)包括云計(jì)算平臺(tái)門戶，一級(jí)調(diào)度模塊，二級(jí)調(diào)度模塊，一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊，二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊，物理資源分配模塊。

云計(jì)算平臺(tái)門戶為用戶提供了統(tǒng)一認(rèn)證和權(quán)限控制，不同的用戶享有不同的服務(wù)，如一般用戶提供公有云服務(wù)，高級(jí)用戶提供私有云和公有云服務(wù)；同時(shí)，云計(jì)算平臺(tái)門戶也為管理員提供登陸接口，便于管理員在非服務(wù)端提供平臺(tái)的維護(hù)與升級(jí)等管理。云計(jì)算平臺(tái)門戶兼有前端服務(wù)管理的功能，用于監(jiān)控服務(wù)的生命周期，服務(wù)流程與服務(wù)狀態(tài)，服務(wù)的安全監(jiān)控。云計(jì)算平臺(tái)門戶前端與用戶的客戶端連接，后端與一級(jí)調(diào)度模塊連接，客戶端即為服務(wù)交付層，用于提供兼容linux和windows等多種操作系統(tǒng)的用戶界面，該用戶界面為用戶提供多種云端應(yīng)用的應(yīng)用接口圖標(biāo)，改善交互效果。一級(jí)調(diào)度模塊側(cè)端與一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊連接，后端與二級(jí)調(diào)度模塊連接，二級(jí)調(diào)度模塊側(cè)端與二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊連接，后端與物理資源分配模塊連接。云計(jì)算平臺(tái)門戶為所有用戶提供客戶端，用戶提交云端任務(wù)，一級(jí)調(diào)度模塊和二級(jí)調(diào)度模塊完成資源的調(diào)度與分配，最終由對(duì)應(yīng)的物理資源分配模塊分配物理資源給所述用戶，并返回任務(wù)完成的結(jié)果。一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蜂群算法實(shí)現(xiàn)，二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蟻群算法實(shí)現(xiàn)。

一級(jí)調(diào)度模塊包括資源描述模塊和虛擬資源調(diào)度模塊，資源描述模塊接收云計(jì)算平臺(tái)門戶的用戶的任務(wù)，判斷任務(wù)的類型與規(guī)模，并同時(shí)將任務(wù)的類型與規(guī)模信息發(fā)送給一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊和虛擬資源調(diào)度模塊，虛擬資源調(diào)度模塊的主要作用是為用戶提交的任務(wù)提供相應(yīng)的虛擬機(jī)資源，建立起資源與任務(wù)之間的有效映射關(guān)系，尤其是在具有多個(gè)資源節(jié)點(diǎn)時(shí)，可以共同分擔(dān)大量的并發(fā)訪問請(qǐng)求，并由此減少請(qǐng)求響應(yīng)的時(shí)間，減少任務(wù)完成的時(shí)間，以達(dá)到虛擬機(jī)資源的有效使用。該一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊為虛擬機(jī)的遷移與負(fù)載均衡為后續(xù)物理資源的分配做出了前期的準(zhǔn)備工作，是兩級(jí)優(yōu)化的第一個(gè)關(guān)鍵步驟。虛擬資源調(diào)度模塊根據(jù)一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊和資源描述模塊提供的信息綜合進(jìn)行資源調(diào)度的預(yù)測(cè)。一級(jí)調(diào)度模塊同時(shí)完成一些輔助功能，如資源申請(qǐng)的分配與審批，廢棄資源的回收，生成資源的利用報(bào)表等。

二級(jí)調(diào)度模塊包括物理機(jī)調(diào)度模塊和虛擬機(jī)規(guī)劃模塊，物理資源調(diào)度模塊的主要功能是把虛擬資源合理布置到物理機(jī)資源上，以達(dá)到物理機(jī)資源的最優(yōu)配置。物理機(jī)調(diào)度模塊接收資源描述模塊的資源調(diào)度預(yù)測(cè)的結(jié)果，結(jié)合虛擬機(jī)資源和物理機(jī)資源的使用情況，制定資源的放置與遷移策略，并述策略發(fā)送給二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊進(jìn)行策略優(yōu)化處理；虛擬機(jī)規(guī)劃模塊建立與物理機(jī)調(diào)度模塊和二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊的策略信息的映射關(guān)系，虛擬機(jī)規(guī)劃模塊的虛擬機(jī)規(guī)劃器根據(jù)映射結(jié)果調(diào)用物理資源分配模塊中的物理資源，并返回結(jié)果給所述用戶。二級(jí)調(diào)度模塊還完成驅(qū)動(dòng)管理的功能，如網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)，計(jì)算驅(qū)動(dòng)等，實(shí)現(xiàn)了物理機(jī)資源的驅(qū)動(dòng)管理。

一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蜂群算法實(shí)現(xiàn)，蜂群算法的實(shí)現(xiàn)步驟為：

S1，初始化參數(shù)，產(chǎn)生初始位置；

S2，質(zhì)量評(píng)價(jià)，并判斷是否滿足終止條件；

若滿足，則執(zhí)行S4；否則，執(zhí)行S3；

S3，任務(wù)作為偵查蜂進(jìn)行偵查，并通過跟隨活動(dòng)，收獲食物源，得到預(yù)測(cè)的虛擬機(jī)，并返回S2；

S4，輸出最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為算法結(jié)果進(jìn)行返回。

二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用蟻群算法實(shí)現(xiàn)，蟻群算法的實(shí)現(xiàn)步驟為：

S1，初始化蟻群信息素，所述信息素為各虛擬機(jī)的處理能力；

S2，蟻群搜索解，具體為，當(dāng)一只螞蟻完成其路徑達(dá)到一虛擬機(jī)時(shí)，更新該路徑上的信息素，所述路徑上的信息素為虛擬機(jī)的處理能力；

S3，判斷是否滿足全局更新條件，若滿足，則執(zhí)行S4；否則，執(zhí)行S2；

S4，將S3的結(jié)果作為策略優(yōu)化結(jié)果，并將策略優(yōu)化結(jié)果返回給所述虛擬機(jī)規(guī)劃模塊。

本發(fā)明在傳統(tǒng)的云計(jì)算的兩級(jí)調(diào)度模型的基礎(chǔ)上引入一級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊和二級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊，兩級(jí)調(diào)度優(yōu)化模塊采用不同的仿生智能算法對(duì)一級(jí)調(diào)度模塊和二級(jí)調(diào)度模塊的資源調(diào)度分配進(jìn)行優(yōu)化，為云端虛擬機(jī)負(fù)載均衡提供靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的全局最優(yōu)解，獲得最優(yōu)的調(diào)度方案，有效降低虛擬機(jī)遷移的資源開銷，提高了云計(jì)算資源的利用效率，同時(shí)提高了用戶的服務(wù)質(zhì)量。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。