一种增强公平性的云计算用户资源配额分配方法
【专利摘要】本发明的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，包括：步骤1：申请类型的判断，如为首次申请，执行步骤2；如为变更申请，执行步骤4；步骤2：获取用户应用系统所对应资源配额的最大限额；步骤3：资源配额首次分配；步骤4：判断变更申请类型，如为减少资源配额，则释放相应的资源配额；如为增加资源配额，执行步骤5；步骤5：计算信用因子；步骤6：如果大于基准值，则分配申请增加的资源配额；如果小于基准值，则将申请增加的资源配额乘以系数再分配给用户；步骤7：以时间为周期动态调整用户的资源配额。本发明的云计算用户资源配额分配方法，阻止资源滥用，增强分配公平性；能够有效预估云计算平台资源需求量，满足更多用户的需求。
【专利说明】一种增强公平性的云计算用户资源配额分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种云计算用户资源配额分配方法，更具体的说，尤其涉及一种以用 户以往对资源配额的利用率影响其资源配额再分配来增强公平性的云计算用户资源配额 分配方法。
【背景技术】
[0002] 一云计算环境下，资源共享、按需使用的服务方式，使得某些用户可能过度地占用资 源。在云计算资源有限的情况下，特别是公有云环境下，过度的资源占用可能会导致其他用 户无法使用资源，影响服务的公平性和质量。资源配额的设置在一定程度上限制了单个用 ^的资源占用数量，用户只能在配额范围内申请资源、使用资源，然而目前云计算平台通常 采用统一固定的资源配额限制方式，存在以下问题： 一是不同的用户有不同的资源需求，即使同一用户在不同的使用阶段也有不同的资源 需求，固定资源配额的方式无法保障用户的资源需求，相对地影响资源配额分配的公平性。 [0003]二是一些恶意行为破坏资源配额分配的公平性。如某些用户长时间占用较大资源 配额，但配额利用率比较低，在云平台资源有限并且需要保证服务质量的情况下，无法为更 多的用户分配或者调整资源，影响其他用户的使用和平台资源的高效利用；某些用户为了 犹得更多的资源，可能会通过需求欺骗等手段谎报较高的资源配额，使其他用户资源需求 无法满足。
[0004]三是云平台资源的异构化和虚拟化特点，使用户难以计算所需的资源数量，申请 的资源配额与实际需求可能会存在较大的偏差，难以有效预估云平台资源需求量，影响平 台的服务质量。
[0005]在云平台资源有限并且需要保障服务质量的前提下，为了有效预估云平台资源需 求量，公平地限制某些用户资源使用额度以满足更多用户的资源需求，需要一种在云计算 环境下增强公平性的资源配额分配机制。
[0006]专利(一种限制云计算用户资源使用额度的方法，申请号2〇131〇743282· X，申请曰 2013· 12. 29,申请公布号CN1〇3729236A)公开了一种限制云计算用户资源使用额度的方法。 该方法首先获取物理机上可用资源总量作为用户资源配额因子，制定物理资源与虚拟资源 一对一使用策略，当设置用户资源使用额度时，比较用户已用资源量与设置额度，如果额定 值大于已用资源量，则设置有效，否则无效。该方法提出了一种限制云计算用户资源使用额 度的方法，但该方法较简单，仅仅通过与用户已用资源量进行比较来设置用户资源使用额 度，并没有考虑用户资源配额分配的公平性问题。
【发明内容】
[0007]本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了 一种增强公平性的云计算用户资源 配额分配方法。
[0008]本发明的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特别之处在于，通过以 下步骤来实现：步骤1 :资源配额申请类型的判断，根据用户资源配额的申请信息，判断资 源配额申请的类型，如果为首次申请，则执行步骤2;如果为资源配额变更申请，则执行步 骤4 ;步骤2 :获取最大限额，对于用户资源配额的首次申请，通过申请信息获取用户应用系 统的类型、业务需求和规模，查询该类应用系统对应的资源配额最大限额，作为用户资源配 额的首次分配因子，执行步骤3 ;步骤3 :资源配额首次分配，比较用户申请的资源配额与 最大限额的大小；若用户申请的资源配额大于最大限额，则分配最大限额作为用户的资源 配额；若用户申请的资源配额小于最大限额，则分配给用户申请的资源配额；步骤4 :判断 变更申请类型，判断资源配额变更申请是增加资源配额还是减少资源配额，如果为减少资 源配额，则释放用户相应的资源配额，减少至用户要求的资源配额；如果为增加资源配额， 则执行步骤5 ;步骤5 :计算信用因子，根据用户历史资源配额使用情况计算用户信用因子 G，信用因子与资源配额使用率成正比，执行步骤6 ;步骤6 :增加资源配额，判断信用因 子+$是否大于基准值<%:，如果大于基准值，则分配给用户申请增加的资源配额；如果小于 基准值，则将申请增加的资源配额乘以系数?/q所对应的资源大小分配给用户；步骤 7 : 用户资源配额的周期性调整，以时间會为周期采用与步骤5中相同的方法计算用户信用因 子^|，并根据用户信用因子周期性动态调整用户的资源配额。
[0009]本发明的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，步骤5中所述的计算信 用因子通过以下步骤来实现：步骤5-1 :获取历史资源配额使用率，设历史上共有i次资源 配额使用，参与计算的共有"类资源；用户历史上〖次资源配额使用率分别表示为 ，…，愚美:?， ^ d? ).··；,? Jt ^ \· r^?|| 表示第0次分配的资源配额使用率，表示第他次分配的第.类 资源的资源配额删率，m? 表示第次资源配额被分配的起始时间，（表示 第￥次资源配额的服务时间；步骤5-2 :计算权重，首先通过公式（1)计算每个资源配额使 用率"κΛ (? )所占的权重:
【权利要求】
1. 一种增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特征在于，通过以下步骤来实 现： 步骤1 :资源配额申请类型的判断，根据用户资源配额的申请信息，判断资源配额申请 的类型，如果为首次申请，则执行步骤2 ;如果为资源配额变更申请，则执行步骤4 ; 步骤2:获取最大限额，对于用户资源配额的首次申请，通过申请信息获取用户应用系 统的类型、业务需求和规模，查询该类应用系统对应的资源配额最大限额，作为用户资源配 额的首次分配因子，执行步骤3 ; 步骤3 :资源配额首次分配，比较用户申请的资源配额与最大限额的大小；若用户申请 的资源配额大于最大限额，则分配最大限额作为用户的资源配额；若用户申请的资源配额 小于最大限额，则分配给用户申请的资源配额； 步骤4 :判断变更申请类型，判断资源配额变更申请是增加资源配额还是减少资源配 额，如果为减少资源配额，则释放用户相应的资源配额，减少至用户要求的资源配额；如果 为增加资源配额，则执行步骤5 ; 步骤5 :计算信用因子，根据用户历史资源配额使用情况计算用户信用因子Q，信用因子与资源配额使用率成正比，执行步骤6 ; 步骤6 :增加资源配额，判断信用因子Ci是否大于基准值C0，如果大于基准值，则分配 给用户申请增加的资源配额；如果小于基准值，则将申请增加的资源配额乘以系数Cyc0 所对应的资源大小分配给用户； 步骤7 :用户资源配额的周期性调整，以时间T为周期采用与步骤5中相同的方法计算 用户信用因子Q，并根据用户信用因子周期性动态调整用户的资源配额。
2. 根据权利要求1所述的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特征在于， 步骤5中所述的计算信用因子通过以下步骤来实现： 步骤5-1 :获取历史资源配额使用率，设历史上共有i次资源配额使用，参与计算的共 有《类资源；用户历史上i次资源配额使用率分别表示为…，R4)，其中： ) = (tM-dM)>" ' --ΜΛ(?：Μ-dMI' ^^ >dM)) 勾）表示第《次分配的资源配额使用率，表示第w次分配的第i类 资源的资源配额使用率，i= 1么...3 表示第《次资源配额被分配的起始时间，4?表示 第《次资源配额的服务时间； 步骤5-2:计算权重，首先通过公式（1)计算每个资源配额使用率士占的权 重乂，： Wjsi = +(I-α)*- (I) '\〇J * 为资源配额使用率所占的权重；cr是对4的影响因子，O〈 〈 1，￡) 的大小等于周期性动态调整资源配额的周期时间r，《 =1二…^ ; 则第次资源配额使用率所占权重表示为= ; 步骤5-3 :计算用户信用因子，用一个《元组表示用户资源配额： Qi為)=y Llbi為)>...，知也，α' ? ? …Q in (6為)) 表示第：次分配给用户的资源配额，如匕4)表示第：次分配的第是类资源的 配额； 对于第Α：类资源，分配并使用i次资源配额后，通过公式（2)计算用户的信用因子 _WytP1，J1.)+W2Jfc5tlW2Jt(?，if2) +...W认MiJfc (Ii，式） α , (2) M-I 对于所有资源类型，应用i次资源配额后，第i+1次为用户分配新的资源配额时，用户 的信用因子用《元组来表示： G= 1?，…,?"..',--) 。
3. 根据权利要求2所述的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特征在于， 步骤6所述的增加资源配额通过以下步骤来实现 ： 设用户第i+Ι次申请增加的资源配额表示为： Αβ+ιOj+i, Oi+l?式+1)，."，么名+认ti+l，沒;+1)，…(lj+i,i3?j+i)) 实际分配给用户的增加额表示为： ^β+--^+Ι - 4+l) = (^i+il frj+1 > 4+?)>· ' - ^?i+u. ^!+1> ^i+1 )-··>^i+Ι?fe+l- ^i+l)) 设用户信用因子的基准值G为：Cq = 依次比较信用因子Ci与基准值C0中对应元素的大小，如果某类资源的信用因子 大于其基准值，说明该类资源具有较高的使用率，则分配给用户申请增加的资源配额， 即： i+Ij' +1 ^ ^?-?-l) - ^i4-l-- 如果某类资源的信用因子it小于其基准值％λ，说明该类资源的使用率较低，应降低 分配给用户申请增加的资源配额，即： f', ^i+U^j+l^z+l) = ^ ?+U (^+1? ^z+1 )* 〇
4. 根据权利要求3所述的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法， 其特征在于，设用户申请减少的资源配额为Agf+池，AHxJ= (4+1，4+1 ... +U·fe+1，式+l?，..lAgi+U(?+!，式+1，释放用户相应的资源配额后，用户头际 的资源配额为： β?+1 (^i+l> ^j+1) =Qi(? > *^2) -Qi+lfe+1 ^j+1) =(? .1 4J.I(? +1 *l^i+! ·fu?d，i) - ^m-U^i+1 >l^s*!i-·?fj,--i^i) _ ^--+ljs^l*I?^j+I)) 。
5. 根据权利要求2所述的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特征在于， 步骤7中所述的用户资源配额的周期性调整通过以下步骤来实现： 步骤7-1 :周期性判断并计算信用因子，判断是否达到周期性调整资源配额的计算周 期了，如果没有达到，则继续等待；如果达到，则计算出用户的信用因子G，执行步骤7-2 ; 步骤7-2 :信用因子的比较，依次比较信用因子Ci与基准值C0中对应元素的大小，如 果某类资源的信用因子·^--大于其基准值，说明该类资源具有较高的使用率，本次周期 性调整保持用户资源配额不变；如果某类资源的信用因子小于其基准值，说明该类 资源的使用率较低，应降低用户的资源配额，执行步骤7-3 ; 步骤7-3 :计算降低后的资源配额，设用户当前的资源配额表示为： β?4)=fell式-(44)为用户当前某类资源的配额； 执行计算降低后的用户资源配额为： ii+uOi+iA+i) = ，执行步骤 7_4 ; eOJt 步骤7-4 :对于信用因子小于基准值的第i类资源，计算其在用资源数量，如果计算 出的新资源配额<^1^^+1，4+1)大于&.，说明新资源配额满足用户需求，则将计算出的资源配 额实际分配给用户，即： ^+Ι,Λ^?+Ι > 4+1) = 'ii+Ufc (^+1> ^i+l)； 如果计算出的新资源配额小于1，说明新资源配额满足不了用户需求，则 将用户在用资源数量实际分配给用户作为新资源配额，即： ft+U^i+lX+i)=rJt。
6. 根据权利要求1或2所述的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特征在 于：步骤2中所述的应用系统的类型包括电子商务、电子政务、中小企业网站、行业信息管 理系统，所述业务需求包括每秒实时处理的交易量、某业务响应时间不低于某值、某个时段 大量文件提交处理，所述规模信息是指应用系统组成部分的数量、支持最大用户数、用户申 请的资源配额。
7. 根据权利要求2所述的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特征在于： 所述η类资源包括但不限于CPU、内存、云硬盘、IP以及虚拟路由器，所述的资源配额对应 (PU核数、内存容量、云硬盘容量、IP数量以及虚拟路由器数量。
8. 根据权利要求7所述的增强公平性的云计算用户资源配额分配方法，其特征在于： 第W次分配的CPU的资源配额使用率=Σ(配额服务时间内某时间段用户使用的CPU核 数X该段时间）/(CPU配额总数X配额服务时间），云硬盘配额使用率=Σ(配额服务时 间内某时间段用户使用的云硬盘容量X该段时间)/(云硬盘配额总量X配额服务时间）， 内存配额使用率=Σ(配额服务时间内某时间段用户使用的内存容量X该段时间)/(内存 配额总量X配额服务时间）。
【文档编号】H04L29/08GK104270459SQ201410556001
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】陈静, 王英龙, 杨美红, 郭莹, 薛冰, 赵志刚, 王筠, 王春晓 申请人:山东省计算中心（国家超级计算济南中心）