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专利号: 2017112358730
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种支持云数据中心能耗优化的虚拟机调度方法,包括以下步骤:步骤1:分析虚拟机实例占用记录数据集,获取云数据中心中处于运行状态的物理机列表和虚拟机列表;

步骤2:根据虚拟机实例占用状态,获取步骤1中处于运行状态物理机的空闲空间;

步骤3:根据虚拟机的资源需求以及步骤2所得的物理机的空闲空间,采用启发式检索,获取可行的虚拟机迁移策略;

步骤4:计算云数据中心面向任务执行和虚拟机迁移的能耗值;

步骤5:针对步骤3获得的虚拟机迁移策略,利用步骤4计算虚拟机迁移操作后云数据中心所产生的能耗值集合;

步骤6:根据步骤5中所获的能耗值,选择能耗最优的虚拟机迁移策略为最终的虚拟机调度策略;其特征在于:

步骤1中虚拟机实例占用记录数据集是关于虚拟机实例占用状态的记录集合,表示为VR={vr1,vr2,…,vrN},其中,N代表VR中虚拟机实例占用记录的数量;

虚拟机实例占用记录vrn(1≤n≤N)是一个多属性元组,表示为vrn=(pidn,tidn,vidn,stn,dtn),其中pidn代表物理机的设备号,tidn代表所托管的任务号,vidn代表vrn中对应的虚拟机实例编号,stn代表虚拟机实例的占用起始时间,dtn代表该虚拟机实例被占用的持续时间;

从虚拟机实例占用记录集合中判断有哪些物理机上有虚拟机实例被占用,即获取当前时刻即t时刻运行的物理机列表,表示为S={s1,s2,…,sM},其中,M代表物理机列表记录的数量;

在云数据中心中每个任务需要多个虚拟机实例进行部署,同一任务请求的虚拟机实例通常部署在同一个物理机上,在任务执行过程中将同一任务请求的虚拟机实例作为一个特殊的虚拟机看待;假设云数据中心当前运行了W个任务,那么特殊虚拟机的集合记为SV={sv1,sv2,…,svW};SV中虚拟机的资源需求量通过对虚拟机占用记录集合进行分析获取,而且不同的虚拟机其所映射的物理机类型也不相同,根据其当前映射的物理机类型所决定;

将svw(1≤w≤W)的资源需求量表示为rw=(nmw,typew),其中nmw代表所需求的虚拟机实例的数量,typew代表物理机的类别;

获取物理机列表S中每台物理机的空闲资源使用量;根据虚拟机实例占用记录,统计当前时刻每台物理机上被使用的虚拟机实例的使用量;将物理机sm(1≤m

将物理机列表S按照空闲资源量进行升序排列,然后从资源使用率较低且非空载的物理机进行处理,即从s1开始检索,为其上部署的虚拟机实例选择合适的目标物理机进行迁移;

在为sm上的虚拟机进行目标物理机选择时,物理机的匹配序列为{sM,sM‑1,…sm+1},即在优先选择资源使用率较高且存在充足空闲空间的物理机作为目标物理机进行迁移;目标物理机的选择过程从sM开始匹配,如果sM匹配不成功,则与sM‑1进行进一步的匹配,直到虚拟机找到合适的物理机,或者匹配序列全部遍历完成;如果sm能够找到合适的目标物理机进行迁移,则重复上述步骤,继续为sm+1寻找合适的目标物理机;如果sm不能够找到合适的目标物理机,则停止寻找迁移策略;

由于物理机的空闲资源空间可能相同,而且同一时刻可能有多台资源使用率相同的目标物理机作为合适的迁移对象,因此同一时刻产生多组虚拟机迁移策略,记作P={p1,p2,…,pZ},其中Z代表迁移策略的数量;

pz(1≤z≤Z)包含了大量的虚拟机迁移操作,第i(1≤i≤|pz|)条虚拟机迁移操作是一个多属性元组,记作pz,i=(svidz,i,mtz,i,souz,i,desz,i),其中svidz,i代表被迁移的特殊虚拟机编号,mtz,i代表迁移时刻,souz,i代表源物理机,desz,i代表目标物理机;

需要根据数据中心的虚拟机部署情况以及虚拟机迁移明细进行能耗的计算;

根据pz(1≤z≤Z)中迁移操作后,云数据中心任务执行过程中,云数据中心的能耗可以细化为物理机基础能耗PEBase、虚拟机执行能耗VEActive、空闲虚拟机所产生的能耗VEIdle;由于虚拟机迁移的本质是将虚拟机镜像从源物理机迁移到目标物理机,因此虚拟机迁移的过程也将产生通信能耗的开销ME;因此,由于虚拟机迁移和任务执行所引起的能耗pez,表达式如下:

pez=PEBase+VEActive+VEIdle+ME;

PEBase与物理机sm的电功率αm以及物理机的整体运行时间rtm相关,计算表达式如下:VEActive涉及物理机中所有映射的虚拟机实例,将sm的容量记作cnm,sm上每台处于运行状态的虚拟机实例的功耗记作βm,虚拟机实例sm,j(1≤j≤|cnm|)的处于运行状态的时间记作atm,j,则VEActive计算表达式如下:VEIdle同样涉及物理机中所有映射的虚拟机实例,sm上每台处于空闲状态的虚拟机实例的功耗记作γm,虚拟机实例sm,j的处于空闲状态的时间记作itm,j,则VEIdle计算表达式如下:迁移能耗ME与S中任意两台物理机sm和sm'之间网络通信设备的平均电功率δm,m'以及镜像传输量Dm,m'以及平均传输带宽BWm,m'相关,计算表达式如下:P中的任意虚拟机迁移策略子集pz判断虚拟机放置状态以及虚拟机迁移过程,其对应的能耗值pez;

P中所有迁移子集对应的能耗值集合,表示为PE={pe1,pe2,…,peZ}获取PE中能耗值最优的虚拟机迁移子集作为最终的虚拟机调度策略VS,其计算表达式如下: