一种虚拟机配置方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种虚拟机配置方法及装置。该方法包括以下步骤：用户端计算交互式作业的优先级；根据交互式作业的优先级向周期计价虚拟机分发交互式作业应用请求；用户端监控计算交互式作业历史数据，预测下一计价周期的周期计价虚拟机租赁数量，并在下一计价周期开始时调整周期计价虚拟机租赁数量；用户端监控周期计价虚拟机资源剩余和竞价虚拟机计价波动，根据监控结果设置批量式任务的虚拟机配置，并分发批量式任务应用请求。本发明提供的一种虚拟机配置方法及装置，根据用户需求合理动态调整虚拟机配置，降低了租赁成本。
【专利说明】一种虚拟机配置方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及云计算领域，尤其涉及一种虚拟机配置方法及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，云计算实现了计算资源变成公用设施的长期梦想，促使信息产业结构转 型和升级，创造了维护和构建本地资源池的新型模式。典型的代表包括亚马逊的AWS EC2、 微软的Azure、Google的AppEngine、淘宝的Aliyun和腾讯的TecentCloud。利用云供应商 的资源租赁服务，客户只需简单操作，就可按小时租赁云供应商的虚拟资源。这种模式帮助 处于起步阶段的用户可以从较小规模做起，避免过度部署而造成的资源浪费，并保证服务 高峰期的服务质量。随着互联网时代创新型应用的迅猛发展，越来越多的用户不在拥有大 量服务器或硬件基础设施，而是完全依靠云供应商的资源租赁服务。据统计，仅2013年第 三季度，用户租用亚马逊硬件资源的花费就超过25亿美元。
[0003] 针对上层应用对CPU、内存、存储和操作系统等几个方面的需求有所侧重，云供应 商提供了不同类型的虚拟机，并按照租赁数量和时间进行计费。以腾讯和亚马逊为例，腾讯 对外提供标准类和灵活类共16种不同配置和计价的虚拟机。亚马逊全球部署了 8个云计算 数据中心，并对外提供10个大类共27种不同配置和计价的虚拟机。并且亚马逊于2013年 12月宣布开启中国公有云服务平台，通过北京和宁夏的云计算数据中心为中国各地用户提 供这27种虚拟机的租赁服务。云计算环境下用户不再购买昂贵的硬件资源，而是选择租用 基础设施运营商的虚拟机构建运营环境。然而尽管云计算的资源使用模式将用户从硬件部 署和维护的泥潭解救，但同时也为用户带来新的选择问题。由于不同类型和负载的应用对 处理器、内存和存储等计算资源的需求存在较大差异，其"性能-配置"变化曲线也各有不 同。因此，面对市场纷杂的云供应商和性能、计价复杂的虚拟机，如何根据应用请求的负载 选择最合适的虚拟机，即为用户的高收益服务加速问题成为云计算环境下用户面临主要问 题。其中，高收益是指用户根据当前应用负载选择合适的计价和数量的虚拟机。服务加速 是指用户根据应用请求的类型合理安排执行顺序以优化响应时间和系统吞吐量。
[0004] 现有技术中，资源配置和任务调度成为云计算环境下用户高收益服务加速问题的 核心技术。当前绝大多数系统根据应用负载的周期性变化动态配置资源，并根据应用请求 的到达顺序和资源需求部署简单的分发算法。然而云计算环境下用户与以往的运营模式和 资源使用方式上存在巨大差别。首先，虚拟机性能与应用负载适配关系存在不确定性。云 供应商提供具有不同硬件配置的虚拟机。同一台虚拟机在处理不同应用负载的情况下，应 用请求的执行时间存在巨大差异。其次，用户承载的应用负载动态变化存在不确定性。用 户部署的交互式作业（如：在线搜索、在线视频和在线商店等）一天内所处理的应用请求到 达速率动态变化，并且云供应商提供的虚拟机按照每小时的使用量进行计费。最后，用户聚 合调度混合应用请求存在不确定性。一个典型的用户所处理的应用请求可划分为交互式作 业和批量式任务两类。交互式作业规定的服务等级协议一般较为严格，如用户输入关键词 后搜索的容忍延迟一般在5秒以内。而批量式任务可以选择在任意时刻执行任务，并可以 在任意时刻将任务挂起，只需保证所有任务在最晚完成时间之前执行完成即可。用户融合 调度需交互式作业和批量式任务需要同时考虑两者任务特点和服务质量需求。事实上，以 上三方面因素所带来的不确定性，导致现有的资源配置方法难以直接应用于云计算环境下 虚拟机配置模块。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种虚拟机配置方法及装置，以实现根据用户需求合理动态调整虚拟 机配置，降低租赁成本。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种虚拟机配置方法，包括：
[0007] 用户端计算交互式作业的优先级；
[0008] 根据交互式作业的优先级向周期计价虚拟机分发交互式作业应用请求；
[0009] 用户端监控计算交互式作业历史数据，预测下一计价周期的周期计价虚拟机租赁 数量，并在下一计价周期开始时调整周期计价虚拟机租赁数量；
[0010] 用户端监控周期计价虚拟机资源剩余和竞价虚拟机计价波动，根据监控结果设置 批量式任务的虚拟机配置，并分发批量式任务应用请求。
[0011] 进一步地，所述用户端计算交互式作业的优先级，包括：根据交互式作业的计算负 载和响应时间约束计算交互式作业的优先级，计算公式为：
【权利要求】
1. 一种虚拟机配置方法，其特征在于，包括： 用户端计算交互式作业的优先级； 根据交互式作业的优先级向周期计价虚拟机分发交互式作业应用请求； 用户端监控计算交互式作业历史数据，预测下一计价周期的周期计价虚拟机租赁数 量，并在下一计价周期开始时调整周期计价虚拟机租赁数量； 用户端监控周期计价虚拟机资源剩余和竞价虚拟机计价波动，根据监控结果设置批量 式任务的虚拟机配置，并分发批量式任务应用请求。
2. 根据权利要求1所述的虚拟机配置方法，其特征在于，所述用户端计算交互式作业 的优先级包括： 根据交互式作业的计算负载和响应时间约束计算交互式作业的优先级，计算公式为：
其中，Yi表示交互式作业i的约束响应时间，w表示交互式作业i的计算负载，W.表示 交互式作业i计算负载的上限，w'表示当前已经处理完成的计算负载数,f(w|w彡w')表 示在计算负载完成w'条件下，将当前交互式作业在约束响应时间内处理完成的概率密度 函数，t表示当前交互式作业处理已用时间，分母表示当交互式作业的剩余执行时 间。Pr值越大，交互式作业的优先级越高。
3. 根据权利要求1所述的虚拟机配置方法，其特征在于，所述根据交互式作业的优先 级向周期计价虚拟机分发应用请求包括： 按照交互式作业优先级从高到低的顺序依次向处理速度从快到慢的周期计价虚拟机 分发应用请求； 将当前运行的优先级最高的交互式作业应用请求迁移到当前空闲且运行速度比当前 所在周期计价虚拟机运行速度快的周期计价虚拟机中运行。
4. 根据权利要求1所述的虚拟机配置方法，其特征在于，所述用户端监控计算交互式 作业历史数据，预测下一计价周期的周期计价虚拟机租赁数量，包括： 用户端对交互式作业历史数据进行建模分析，预测下一计价周期内交互式作业的到达 速率； 根据下一计价周期内交互式作业的到达速率，对下一计价周期内的交互式作业建模分 析，预测下一计价周期的周期计价虚拟机租赁数量。
5. 根据权利要求1所述的虚拟机配置方法，其特征在于，所述用户端监控周期计价虚 拟机资源剩余和竞价虚拟机计价波动，根据监控结果设置批量式任务的虚拟机配置，并分 发批量式任务应用请求包括： 将批量式任务动态切分，将批量式任务的最晚完成时间切分给每一个子任务，为每一 个子任务设置最晚完成时间； 根据监控结果动态聚合具有通信关联关系的子任务； 若周期计价虚拟机剩余资源能够满足批量式任务的资源需求，向周期计价虚拟机分发 批量式任务应用请求；否则， 根据竞价虚拟机计价波动，在满足批量式任务最晚完成时间下，低价租赁竞价虚拟机， 并向周期计价虚拟机和竞价虚拟机分发批量式任务应用请求。
6. -种虚拟机配置装置，其特征在于，包括： 交互式作业优先级计算模块，用于计算交互式作业的优先级； 交互式作业应用请求分发模块，用于根据交互式作业的优先级向周期计价虚拟机分发 交互式作业应用请求； 预测租赁模块，用于监控计算交互式作业历史数据，预测下一计价周期的周期计价虚 拟机租赁数量，并在下一计价周期开始时调整周期计价虚拟机租赁数量； 批量式任务处理模块，用于监控周期计价虚拟机资源剩余和竞价虚拟机计价波动，根 据监控结果设置批量式任务的虚拟机配置，并分发批量式任务应用请求。
7. 根据权利要求6所述的虚拟机配置装置，其特征在于，所述交互式作业优先级计算 模块具体用于： 根据交互式作业的计算负载和响应时间约束计算交互式作业的优先级，计算公式为：
其中，Yi表示交互式作业i的约束响应时间，w表示交互式作业i的计算负载，w表示 交互式作业i计算负载的上限，w'表示当前已经处理完成的计算负载数,f(w|w彡w')表 示在计算负载完成w'条件下，将当前交互式作业在约束响应时间内处理完成的概率密度 函数，t表示当前交互式作业处理已用时间，分母表示当交互式作业的剩余执行时 间。Pr值越大，交互式作业的优先级越高。
8. 根据权利要求6所述的虚拟机配置装置，其特征在于，所述交互式作业应用请求分 发模块具体用于： 按照交互式作业优先级从高到低的顺序依次向处理速度从快到慢的周期计价虚拟机 分发应用请求； 将当前运行的优先级最高的交互式作业应用请求迁移到当前空闲且运行速度比当前 所在周期计价虚拟机运行速度快的周期计价虚拟机中运行。
9. 根据权利要求6所述的虚拟机配置装置，其特征在于，所述预测租赁模块具体用于： 用户端对交互式作业历史数据进行建模分析，预测下一计价周期内交互式作业的到达 速率； 根据下一计价周期内交互式作业的到达速率，对下一计价周期内的交互式作业建模分 析，预测下一计价周期的周期计价虚拟机租赁数量； 根据预测下一计价周期的周期计价虚拟机租赁数量，在下一计价周期开始时调整周期 计价虚拟机租赁数量。
10. 根据权利要求6所述的虚拟机配置装置，其特征在于，所述批量式任务处理模块包 括： 时间切分模块，用于将批量式任务动态切分，将批量式任务的最晚完成时间切分给每 一个子任务，为每一个子任务设置最晚完成时间； 任务聚类模块，用于根据监控结果动态聚合具有通信关联关系的子任务； 批量式任务配置和分发模块，用于若周期计价虚拟机剩余资源能够满足批量式任务的 资源需求，向周期计价虚拟机分发批量式任务应用请求；否则，根据竞价虚拟机计价波动， 在满足批量式任务最晚完成时间下，低价租赁竞价虚拟机，并向周期计价虚拟机和竞价虚 拟机分发批量式任务应用请求。
【文档编号】G06Q30/06GK104407912SQ201410610354
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】李健, 李振华, 刘云浩 申请人:无锡清华信息科学与技术国家实验室物联网技术中心