基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法
【专利摘要】本发明公开一种基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法，用负载平衡器对集群内各个物理机的负载水平进行评估，判断物理机上是否出现过载现象，如果过载，计算出所有正常运行物理机相对该负载过载物理机的相对负载不均衡度，选择其中相对负载不均衡度值最小的物理机作为备选物理主机，并判断备选主机计算资源容量是否满足需要迁移的虚拟机资源需求，如果资源容量满足，则将该物理机作为备选物理机，进行虚拟机的迁移；资源容量不满足，排除该物理机重新选择出备选物理主机。本发明可有效提高系统资源的利用率，同时保证系统负载均衡，提高系统的稳定性。
【专利说明】基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于虚拟化和云计算领域，具体涉及一种基于最小相对负载不均衡度的云 计算资源调度的方法。
【背景技术】
[0002] 云计算是应对企业和个人消费者对数据中心处理能力的要求不断提高的社会趋 势而出现的，当前己成为IT研究最热点的问题之一。云计算平台采用虚拟化技术构建的虚 拟集群，能够动态地组织异构的计算资源，并能隔离具体的硬件体系结构和多样化的软件 系统平台，它能灵活构建满足不同应用需求的计算环境，提高计算资源的使用效率。在云计 算环境下，应用系统将不再局限于自身的系统性能，可以从云资源中获得强大的计算能力、 海量的数据资源、和多种多样的应用，能够利用更多的途径满足各种用户多样化、高层次的 服务需求。用户也将获得更加完善的服务体验，并能及时的、高效的、无障碍的享受应用系 统的各种服务。
[0003] 作为云计算IaaS层中最关键、最核心的技术原动力，虚拟化技术可以将物理资源 等底层架构进行抽象，使得设备的差异和兼容性对上层应用透明，从而允许云对底层千差 万别的资源进行统一管理。正是由于虚拟化技术的成熟和广泛应用，云计算中的计算、存 储、应用和服务都变成了资源，这些资源可以被动态扩展和配置，云计算最终才能在逻辑上 以单一整体的形式呈现。在云环境中，虚拟机作为一个计算资源，用户通常要求其运行具有 稳定性，不希望在出现虚拟机频繁迁移的现象。
[0004] 在云计算应用平台中，其资源分布广泛且种类繁多，要使用户可以真正像用水用 电一样使用云环境中的资源，处理好资源的分配是关键问题。同时，用户需求的实时动态 很难被准确预测，也要考虑系统性能和成本等问题，因此，高效的云计算数据中心分配调度 策略算法成为研究热点。在云计算系统中，当用户请求创建一个新的虚拟机，或者虚拟机 需要进行迁移时，都需要进行云计算资源调度，以保持整个系统高效、可靠地运行。现有的 云计算资源调度方法，如论文"A Dynamic And Integrated Load-Balancing Scheduling Algorithm For Cloud Data Centers"（IEEE International Conference on Cloud Computing and Intelligence System, 311-315, Wenhong Tian, Yong Zhao, Yuanliang Zhong, Minxian Xu, Chen Jing, 2011-09-15)中国发明专利申请"一种面向云数据中心的大 规模虚拟机快速迁移决策方法"（申请号：201310186581.8
【公开日】：2013-08-14),这些方法 主要考虑了系统性能和负载平衡，而没有考虑宿主机容量是否达到要求以及对资源利用率 的影响等问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法，解 决现有技术在保证较高系统性能的前提下，无法获取较高的资源利用率以及不能维持较低 水平的负载不均衡度的问题。
[0006] 本发明所采用的技术方案是基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法， 用负载平衡器对集群内各个物理机的负载水平进行评估，判断物理机上是否出现过载现 象，如果过载，计算出所有正常运行物理机相对该负载过载物理机的相对负载不均衡度，选 择其中相对负载不均衡度值最小的物理机作为备选物理主机，并判断备选主机计算资源容 量是否满足需要迁移的虚拟机资源需求，如果资源容量满足，则将该物理机作为备选物理 机，进行虚拟机的迁移；资源容量不满足，排除该物理机，重新选择出备选物理主机，进行 虚拟机的迁移。
[0007] 物理机的负载水平进行评估具体步骤为：
[0008] 步骤1、监控器以某一时段为单位，追踪每一台物理机中的负载信息；
[0009] 步骤2、负载信息存储器以与监控器相同的时段为单位，对步骤1中追踪到的所有 负载信息进行记录；
[0010] 步骤3、负载信息存储器将步骤2所记录某一时间间隔内的负载信息反馈给负载 平衡器，负载平衡器对资源负载平均值进行计算：
[0011]
【权利要求】
1. 基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法，其特征在于，用负载平衡器对 集群内各个物理机的负载水平进行评估，判断物理机上是否出现过载现象，如果过载，计算 出所有正常运行物理机相对该负载过载物理机的相对负载不均衡度，选择其中相对负载不 均衡度值最小的物理机作为备选物理主机，并判断备选主机计算资源容量是否满足需要迁 移的虚拟机资源需求，如果资源容量满足，则将该物理机作为备选物理机，进行虚拟机的迁 移；资源容量不满足，排除该物理机重新选择出备选物理主机。
2. 如权利要求1所述基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法，其特征在 于，所述物理机的负载水平进行评估具体步骤为： 步骤1、监控器以某一时段为单位，追踪每一台物理机中的负载信息； 步骤2、负载信息存储器以与监控器相同的时段为单位，对步骤1中追踪到的所有负载 信息进行记录； 步骤3、负载信息存储器将步骤2所记录某一时间间隔内的负载信息反馈给负载平衡 器，负载平衡器对资源负载平均值进行计算：
其中，S i为资源负载平均值，Ui为物理机中资源的平均利用率，Ti为物理机中资源总 量； 步骤4、根据步骤3所得值，计算出该物理机的负载值： Y i = E+ δ j, 其中，Y i为物理机的负载值，E为相对较小的常数； 步骤5、将步骤4所得值与系统中设置的报警值进行对比，如果所得值超过负载报警 值，即做出判断：该物理机负载过载。
3. 如权利要求1所述基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法，其特征在 于，所述相对负载不均衡度是指某时刻正常运行物理机资源负载值与过载物理机负载值的 比值，根据公式计算：
其中，为过载物理机相对负载不均衡度，Ii为正常运行物理机资源的平均利用率，Umi 为过载物理机资源的平均利用率，IVi为正常运行物理机的资源容量，Tmi为过载物理机的资 源容量，％表示计算资源i的权重因子。
4. 如权利要求2所述基于最小相对负载不均衡度的云计算资源调度方法，其特征在 于，所述负载信息包括CPU、内存、存储空间以及网络带宽等资源的平均利用率U i和总量Ti, i表示云计算资源维度。
【文档编号】G06F9/455GK104375897SQ201410583300
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】薛涛, 马腾 申请人:西安工程大学