多租用云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)及計(jì)算機(jī)連網(wǎng)的領(lǐng)域；并且更具體地，設(shè)及用于多租用云計(jì)算 網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來的云計(jì)算的興起已經(jīng)改變創(chuàng)建和執(zhí)行計(jì)算應(yīng)用的方式。大多數(shù)云計(jì)算提供 商采用基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS)模型，其中消費(fèi)者將它們的計(jì)算和軟件能力外包到第S方基 礎(chǔ)設(shè)施并且按需支付服務(wù)使用，運(yùn)允許消費(fèi)者W分鐘而不是天或月來建立并且快速擴(kuò)展國(guó) 際存在。通過供給實(shí)際上無限的資源而沒有任何預(yù)先的資本投資和簡(jiǎn)單的現(xiàn)收現(xiàn)付收費(fèi)模 型，云計(jì)算向私有計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)造、托管和維護(hù)提供引人注目的備選。
[0003] 盡管有云計(jì)算的巨大勢(shì)頭，許多公司仍然不愿意將它們的服務(wù)或企業(yè)應(yīng)用移動(dòng)到 云，由于可靠性、性能、安全和隱私顧慮。為最大化經(jīng)濟(jì)益處和資源利用，云網(wǎng)絡(luò)通常同時(shí)啟 動(dòng)多個(gè)虛擬機(jī)（VM)W在一個(gè)物理服務(wù)器計(jì)算裝置上執(zhí)行。另外，大多數(shù)云提供商只使用基 于主機(jī)的虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)終端主機(jī)層上的VM之間的分離和性能隔離。然后，在互連每個(gè) 主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中，部署物理路由器和鏈路的相同集合來無差別地?cái)y帶所有租戶的業(yè)務(wù)。另外， 云提供商不向租戶供給確保的網(wǎng)絡(luò)資源，并且因此相同租戶的VM之間的帶寬可W隨著時(shí) 間顯著地改變，取決于來自其它租戶的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和使用。
[0004] 此外，雖然云計(jì)算數(shù)據(jù)中屯、提供許多機(jī)制來調(diào)度本地計(jì)算、存儲(chǔ)器和磁盤資源， 但是用于分配網(wǎng)絡(luò)資源的現(xiàn)有機(jī)制不足。不幸地，當(dāng)今的公用云平臺(tái)一-例如Amazon的 Elastic計(jì)算云（EC2)、Google的Google應(yīng)用引擎、微軟的Azure服務(wù)平臺(tái)、Backspace的 Mosso和GoGrid的云托管平臺(tái)一一不提供任何網(wǎng)絡(luò)性能保證，它又影響應(yīng)用可靠性和租戶 成本。特別地，當(dāng)今的云中的資源保留模型只供應(yīng)處理器(例如，中央處理單元（CPU))和存 儲(chǔ)器資源但完全地忽略連網(wǎng)。由于當(dāng)今的數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡(luò)的過度訂閱特性，網(wǎng)絡(luò)帶寬是跨許 多租戶共享的稀有資源。當(dāng)多個(gè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)密集階段同時(shí)地發(fā)生并且競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)些稀有網(wǎng)絡(luò)資 源，它們的運(yùn)行時(shí)間變得不可預(yù)測(cè)。執(zhí)行時(shí)間中的此不確定性另外翻譯成不可預(yù)測(cè)的成本， 因?yàn)樽鈶粜枰獙?duì)于它們的任務(wù)的整個(gè)持續(xù)時(shí)間為保留的VM進(jìn)行支付。因此，存在對(duì)于提供 多租戶云網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)帶寬分配和保證的系統(tǒng)和機(jī)制的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，計(jì)算裝置執(zhí)行方法W便確定用于連接多租戶云網(wǎng)絡(luò)中的租 戶的多個(gè)虛擬機(jī)（V^O的多個(gè)通信鏈路上的網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳分配。所述確定基于多個(gè)VM的 帶寬要求的集合。方法包含生成多個(gè)樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（TDS)。多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS包含表示 多個(gè)VM和在多租戶云網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS 還包含表示多個(gè)通信鏈路中的至少一些通信鏈路的多個(gè)邊緣。多個(gè)邊緣中的每個(gè)邊緣包含 指示在由租戶的多個(gè)VM的邊緣表示的通信鏈路上保留的帶寬量的計(jì)算的帶寬值。計(jì)算的 帶寬值基于帶寬要求的集合。方法還包含生成多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS的加權(quán)距離值。加權(quán) 距離值的生成基于根節(jié)點(diǎn)與表示VM的每個(gè)其它節(jié)點(diǎn)之間的TDS中的距離，并且也基于根節(jié) 點(diǎn)與表示VM的每個(gè)其它節(jié)點(diǎn)之間的TDS中的計(jì)算的帶寬值。方法還包含選擇多個(gè)TDS中 的具有最小加權(quán)距離值的TDS作為具有表示網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳分配的計(jì)算的帶寬值的TDS。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，服務(wù)器終端站基于多個(gè)VM的帶寬要求的集合來確定用于 連接多租戶云網(wǎng)絡(luò)中的租戶的多個(gè)虛擬機(jī)（VM)的多個(gè)通信鏈路上的網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳分配。 服務(wù)器終端站包含一個(gè)或多個(gè)處理器的集合W及禪合到處理器的集合的樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（TDS) 生成模塊。TDS生成模塊配置為生成多個(gè)TDS。多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS包含表示多個(gè)VM和 在多租戶云網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS還包含表 示多個(gè)通信鏈路中的至少一些通信鏈路的多個(gè)邊緣。多個(gè)邊緣中的每個(gè)邊緣包含指示在由 租戶的多個(gè)VM的邊緣表示的通信鏈路上保留的帶寬量的計(jì)算的帶寬值。計(jì)算的帶寬值基 于帶寬要求的集合。TDS生成模塊還配置為生成多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS的加權(quán)距離值，基于 根節(jié)點(diǎn)與表示VM的每個(gè)其它節(jié)點(diǎn)之間的TDS中的距離，也基于根節(jié)點(diǎn)與表示VM的每個(gè)其 它節(jié)點(diǎn)之間的TDS中的計(jì)算的帶寬值。服務(wù)器終端站也包含禪合到處理器的集合的TDS選 擇模塊。TDS選擇模塊配置為選擇多個(gè)TDS中的具有最小加權(quán)距離值的TDS作為具有表示 網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳分配的計(jì)算的帶寬值的TDS。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)提供指令，所述指令當(dāng)由計(jì)算裝置的 一個(gè)或多個(gè)處理器的集合執(zhí)行時(shí)，使計(jì)算裝置確定用于連接多租戶云網(wǎng)絡(luò)中的租戶的多個(gè) 虛擬機(jī)（V^O的多個(gè)通信鏈路上的網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳分配。此確定基于多個(gè)VM的帶寬要求的 集合。計(jì)算裝置生成多個(gè)樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（TDS)。多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS包含表示多個(gè)VM和在 多租戶云網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)裝置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS還包含表示 多個(gè)通信鏈路中的至少一些通信鏈路的多個(gè)邊緣。多個(gè)邊緣中的每個(gè)邊緣包含指示在由租 戶的多個(gè)VM的邊緣表示的通信鏈路上保留的帶寬量的計(jì)算的帶寬值。計(jì)算的帶寬值基于 帶寬要求的集合。計(jì)算裝置也生成多個(gè)TDS中的每個(gè)TDS的加權(quán)距離值基于根節(jié)點(diǎn)與表示 VM的每個(gè)其它節(jié)點(diǎn)之間的TDS中的距離，W及根節(jié)點(diǎn)與表示VM的每個(gè)其它節(jié)點(diǎn)之間的TDS 中的計(jì)算的帶寬值。計(jì)算裝置也選擇多個(gè)TDS中的具有最小加權(quán)距離值的TDS作為具有表 示網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳分配的計(jì)算的帶寬值的TDS。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例允許在多租戶云網(wǎng)絡(luò)內(nèi)保留的網(wǎng)絡(luò)帶寬量的程序化確定而用最 小量的要求的保留帶寬向其租戶最佳提供帶寬保證。實(shí)施例允許使用簡(jiǎn)單的符號(hào)來規(guī)定帶 寬要求并且容易用現(xiàn)有的VM實(shí)時(shí)改變帶寬要求。另外，本發(fā)明的實(shí)施例允許VM位于云網(wǎng) 絡(luò)中的任何位置，并且可W確定給定那個(gè)地形的最佳解決方案。
【附圖說明】
[0009] 可W通過參考下文的描述和用來說明本發(fā)明的實(shí)施例的附圖來最佳地理解本發(fā) 明。在圖中： 圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包含虛擬機(jī)和規(guī)定的帶寬要求的示例云計(jì)算網(wǎng) 絡(luò)拓?fù)洌?圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用圖1的示例云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠糜趲挿峙?的基于原生最短路徑的方法； 圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于確定在網(wǎng)絡(luò)鏈路上保留的要求的帶寬的表 示生成樹和等式的構(gòu)造； 圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的加權(quán)距離值公式和最佳網(wǎng)絡(luò)帶寬供應(yīng)算法； 圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用圖1的第二虛擬機(jī)作為樹中的根節(jié)點(diǎn)的寬度 優(yōu)先生成樹的構(gòu)造； 圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的利用最佳網(wǎng)絡(luò)帶寬分配系統(tǒng)的多租戶云網(wǎng)絡(luò)的 框圖； 圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于基于多個(gè)VM的帶寬要求的集合來確定多租 戶云網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)虛擬機(jī)的多個(gè)通信鏈路上的網(wǎng)絡(luò)帶寬的最佳分配的流程；W及 圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于確定并且分配網(wǎng)絡(luò)帶寬要求的在云提供商 的服務(wù)器終端站中執(zhí)行的流程。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 在下文的描述中，闡述許多具體細(xì)節(jié)。然而，要理解，可在沒有運(yùn)些具體細(xì)節(jié)的情 況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。在其它實(shí)例中，沒有詳細(xì)示出已知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)W便不模 糊此描述的理解。利用包含的描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠在沒有過度的實(shí)驗(yàn)的情 況下實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓δ苄浴?br>[0011] 在說明書中對(duì)"一個(gè)實(shí)施例"、"實(shí)施例"、"示例實(shí)施例"等的參考指示描述的實(shí)施 例可包含特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但每個(gè)實(shí)施例可能不一定包含特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此 夕F，運(yùn)樣的短語不一定參考相同的實(shí)施例。另外，當(dāng)結(jié)合實(shí)施例來描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特 性時(shí)，認(rèn)為結(jié)合無論是否明確描述的其它實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)運(yùn)樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性在本領(lǐng)域 的技術(shù)人員的知識(shí)內(nèi)。
[0012] 在下文的描述和權(quán)利要求中，可使用術(shù)語"禪合"和"連接"W及它們的派生詞。應(yīng) 該理解運(yùn)些術(shù)語不旨在作為彼此的同義詞。"禪合"用于指示兩個(gè)或者更多元件，它們可W 或可W不彼此直接物理或電接觸、彼此協(xié)作或交互。"連接"用于指示彼此禪合的兩個(gè)或者 更多元件之間的通信的建立。
[001引本文使用具有虛線邊界(例如，大虛線、小虛線、點(diǎn)虛線、點(diǎn)）的加括號(hào)文本和框來 圖示將附加的特征添加到本發(fā)明的實(shí)施例的可選操作。然而，運(yùn)樣的符號(hào)不應(yīng)該用作意味 著運(yùn)些只是選項(xiàng)或可選的操作，和/或在本發(fā)明的某些實(shí)施例中具有實(shí)線邊界的框不是可 選的。
[0014] 電子裝置或計(jì)算裝置(例如，終端站、網(wǎng)絡(luò)裝置）使用機(jī)器可讀媒體來（內(nèi)部和/或 在網(wǎng)絡(luò)上用其它電子裝置）存儲(chǔ)并且傳送代碼（由軟件指令組成）和數(shù)據(jù)，例如非暫時(shí)性機(jī) 器可讀媒體(例如，機(jī)器可讀存儲(chǔ)媒體，例如磁盤；光盤；只讀存儲(chǔ)器；閃速存儲(chǔ)器裝置；相 變存儲(chǔ)器）和暫時(shí)性機(jī)器可讀傳送媒體(例如，電、光、聲或其它形式的傳播信號(hào)一-例如， 載波、紅外信號(hào))。此外，運(yùn)樣的電子裝置包含硬件，例如禪合到一個(gè)或多個(gè)其它部件的一個(gè) 或多個(gè)處理器的集合，例如一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性機(jī)器可讀媒體(來存儲(chǔ)代碼和/或數(shù)據(jù))、用 戶輸入/輸出裝置(例如，鍵盤、觸摸屏和/或顯示）W及網(wǎng)絡(luò)連接(來使用傳播信號(hào)傳送代 碼和/或數(shù)據(jù))。處理器的集合和其它部件的禪合通常是通過一個(gè)或多個(gè)總線和網(wǎng)橋(也被 稱為總線控制器)。因此，給定電子裝置的非暫時(shí)性機(jī)器可讀介質(zhì)通常存儲(chǔ)指令用于在那個(gè) 電子裝置的一個(gè)或多個(gè)處理器上的執(zhí)行?？墒褂密浖⒐碳?或硬件的不同組合來實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)部分。
[0015] 如本文所使用的，網(wǎng)絡(luò)裝置(例如，路由器、交換機(jī)、網(wǎng)橋）是一件連網(wǎng)設(shè)備，包含硬 件和軟件，它在通信上互連在網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備(例如，其它網(wǎng)絡(luò)裝置、終端站)。一些網(wǎng)絡(luò) 裝置是提供多個(gè)連網(wǎng)功能(例如，路由、網(wǎng)橋、交換機(jī)、層2聚合、會(huì)話邊界控制、服務(wù)質(zhì)量和 /或訂戶管理）的支持和/或提供多個(gè)應(yīng)用服務(wù)(例如，數(shù)據(jù)、語音和視頻）的支持的"多個(gè) 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)裝置"。訂戶終端站(例如，服務(wù)器、工作站、膝上型計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、平板計(jì)算機(jī)、掌 上電腦、移動(dòng)電話、智能電話、多媒體電話、語音網(wǎng)關(guān)（VOIP)電話、用戶設(shè)備、終端、便攜式媒 體播放器、GI^單元、游戲系統(tǒng)、機(jī)頂盒）是計(jì)算裝置，通常由用戶操作，接入在因特網(wǎng)上提 供的內(nèi)容/服務(wù)和/或在覆蓋(例如，貫穿）因特網(wǎng)的虛擬私有網(wǎng)（VPN)上提供的內(nèi)容/服 務(wù)。內(nèi)容和/或服務(wù)通常是由屬于參與對(duì)等服務(wù)的服務(wù)或內(nèi)容提供商或終端站的一個(gè)或多 個(gè)終端站(例如，服務(wù)器終端站）提供，并且例如，可包含公用網(wǎng)頁(例如，免費(fèi)內(nèi)容、鋪面、捜 索服務(wù))、私有網(wǎng)頁(例如，提供電子郵件服務(wù)的用戶名/密碼接入的網(wǎng)頁)，和/或在VPN上 的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。通常，訂戶終端站禪