一种云计算环境下面向服务消费者的资源配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种云计算环境下面向服务消费者的资源配置方法，属于云计算技术 领域。
【背景技术】
[0002] 云计算(Cloud Computing)是基于分布式计算特别是网格计算的发展而产生的一 种新型服务的计算模型，其通过网络以一种便利的、按需的方式访问一个可配置的计算资 源共享池（即网络、服务器、存储器、应用、服务）。资源共享池以最少的管理开销、最少的与 服务供应商的交互，迅速配置、提供或释放资源，以满足服务消费者多样化的需求。云计算 的优势主要表现在能够迅速地降低硬件成本和提升计算能力以及存储容量等，用户是以极 低的成本投入，获得极高的计算品质，而不用再投资购买昂贵的硬件设备，进行频繁的保养 与升级。
[0003] 云计算包括三种服务模式:软件即服务(Software as a Service，SaaS)、平台即 服务（Platform as a Service，PaaS)和基础设施即服务（Infrastructure as a Service， IaaS);IaaS是更高层次服务(如PaaS、SaaS)的基础，允许云服务提供商以虚拟机(Virtual Machines，VMs)的方式将资源租赁给云服务消费者，且通常采用四种服务价格计算模型：固 定成本(Fixed cost)、可变成本(Variable cost)、混合成本(Hybrid cost)、灵活成本 (Flexible cost)。云服务消费者以预留或按需的方式租用所需的虚拟机（Virtual Machine)实例，预留租用资源的价格较低，适合云服务消费者的长期需求;按需租用资源的 价格较高，适合云服务消费者的短期需求。但若为了满足云服务消费者的需求，预留资源时 间过长或预留资源过多都会导致资源使用成本增加且降低资源利用率，反之仅以按需的方 式使用资源也会导致较高的成本。面对多样的云服务价格计算模型，如何从云服务消费者 的角度考虑资源分配策略，以降低云服务消费者的成本是一个亟待解决的问题。
[0004] 目前，考虑多种云服务价格计算模型，以降低云服务消费者成本为目标的资源分 配策略都是将问题建模为整数规划模型（Integer Programming Model)来进行求解，其本 质上都存在非确定多项式(Non-Deterministic Polynomial，NP)问题。在应用于具有大规 模实例的场景中此类方法具有较高的时间复杂度，应用于当前的云计算平台在有限的时间 内无法给出问题的可行解，难以满足实际的用户需求。而本发明能够很好地解决上面的问 题。
【发明内容】
[0005] 发明目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种面向服务消费者的资源分 配方法，该方法利用以应用为中心的云计算资源分配框架，从IaaS服务消费者的角度分配 资源，以最小化云服务消费者的成本快速有效地保证用户的QoS。
[0006] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种云计算环境下面向服务消费者 的资源配置方法，该方法包括如下步骤:首先根据作业的提交时间和等待时间，生成需待分 配的资源需求量，以最小化资源消费者成本为目标，建立云计算资源预留模型，针对资源租 用合约集中的每一种合约，设计单合约资源预留算法，计算在每一种合约上为满足资源需 求量所需预留的资源量以及对应的最小成本;其次考虑合约数依次递增的情况，设计多合 约资源预留算法，计算在每一种合约组合上为满足资源需求量所需预留的资源方案以及对 应的最小成本;最后基于单合约资源预留算法与多合约资源预留算法得到的结果，找出具 有最小成本的最佳资源预留方案。
[0007] 方法流程：
[0008] 步骤1:根据作业的提交时间和等待时间，生成需待分配的资源需求量；
[0009] 步骤2:以最小化资源消费者成本为目标，建立云计算资源预留模型；
[0010] 步骤3:针对资源租用合约集中的每一种合约，设计单合约资源预留算法，计算在 每一种合约上为满足资源需求量所需预留的资源量以及对应的最小成本；
[0011] 步骤4:考虑合约数依次递增的情况，设计多合约资源预留算法，计算在每一种合 约组合上为满足资源需求量所需预留的资源方案以及对应的最小成本；
[0012] 步骤5:基于单合约资源预留策略与多合约资源预留策略得到的结果，找出具有最 小成本的最佳资源预留方案。
[0013]本发明上述步骤1包括:所述资源需求量D=O1,D2, ...，DT)是一个包含可用区间 为T个小时的资源需求向量，需求可用区间表示作业在某个时间段需要使用资源；
[0014] 在可用区间中第i个小时的资源需求量D1是云平台接收到的所有作业在第i个小 时对资源请求数量的总和；
[0015] 作业请求资源的方式分为预留租用资源与按需租用资源，云平台为资源消费者提 供K种不同类型的资源租用合约k，每种合约的有效期为t k。
[0016] 本发明上述步骤2包括:所述资源消费者成本是所有第t(l < t < T)小时成本Costt 的总和，各Costt由第t小时所使用的各类合约k(l < k < K)的预留租用资源成本reservedt与 按需租用资源成本ondemandt组成，其中reservedt是各类合约的一次性预留资源成本Rk与 各类合约下资源使用成本rk的总和，ondemandt是每小时按需使用实例成本〇与使用时间、使 用实例数的乘积；
[0017] 预留租用资源数、使用的预留资源数、按需租用资源数都为大于等于零的整数；
[0018] 第t小时使用的预留资源数应小于等于第t小时之前预留的资源量；
[0019] 第t小时使用的预留资源数与按需租用资源数的总和应大于等于第t小时的资源 需求数。
[0020] 本发明上述步骤3的单合约资源预留算法包括：
[0021] 步骤3-1:基于使用的合约k的合约期tk，将资源需求区间T分为%个资源需求 区间段，其中最开始的%个资源需求区间段的长度为t k，最后一个资源需求区间段的长 度为匕，% ;
[0022] 步骤3-2:在每个资源需求区间段中找出第j个小的资源需求量作为当前资源需求 区间段的资源预留量，其中
[0023] 本发明上述步骤4的多合约资源预留算法包括：
[0024] 步骤4-1:判断合约集是否为空，若合约集为空则结束;若合约集非空，对合约集中 的合约k，采用步骤3对资源需求向量进行单合约资源预留，计算合约k所对应的资源预留方 案与资源消费成本；
[0025] 步骤4-2:在合约集中移除已应用的合约k，并根据合约k的资源预留方案更新资源 需求向量D，得到新的资源需求向量Dne3w;
[0026] 步骤4-3:基于新的合约集，执行步骤41，对新的资源需求向量进行操作。
[0027] 本发明上述步骤5包括:对上述步骤3与步骤4得到的所有资源预留方案对应的消 费成本进行排序，找出具有最小成本所对应的资源预留方案作为问题的解。
[0028] 有益效果：
[0029] 1、本发明通过设计符合资源预留特性的启发式方法，实现了云计算资源分配，有 效地降低了资源消费者的使用成本，提高了资源分配效率。
[0030] 2、本发明通过对租用合约集中的所有合约组合进行计算，权衡资源预留租用与资 源按需租用之间的成本，选择能够满足资源需求量且具有最小成本的资源预留方案，在多 项式时间内完成对解空间的全局搜索，增强了云计算平台的可用性。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明云计算资源分配结构图。
[0032] 图2为本发明云计算资源分配方法流程图。
[0033] 图3为本发明单合约资源预留流程图。
[0034] 图4为本发明多合约资源预留流程图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0036] 如图1所示，本发明云计算资源分配结构包括资源需求向量11、云计算资源池12、 租用合约类型及属性13。本实例中假设资源需求向量D=ID 1,D2, ...，Dj，Dj+1，...，DT}包含 连续T个小时的资源需求，其中D 1Q < i < T)表示第i个小时的资源需求量。云平台向资源消 费者提供两种租用合约（lnonth contract、3_month contract)，每一种租用合约的预留 资源成本、使用预留资源成本、按需租用预留资源成本如图1中表格所示。
[0037] 图2为本发明的方法