多租用云计算网络中的网络带宽分配的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例设及计算机连网的领域；并且更具体地，设及用于多租用云计算 网络中的网络带宽分配的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 近年来的云计算的兴起已经改变创建和执行计算应用的方式。大多数云计算提供 商采用基础设施即服务（IaaS)模型，其中消费者将它们的计算和软件能力外包到第S方基 础设施并且按需支付服务使用，运允许消费者W分钟而不是天或月来建立并且快速扩展国 际存在。通过供给实际上无限的资源而没有任何预先的资本投资和简单的现收现付收费模 型，云计算向私有计算基础设施的构造、托管和维护提供引人注目的备选。
[0003] 尽管有云计算的巨大势头，许多公司仍然不愿意将它们的服务或企业应用移动到 云，由于可靠性、性能、安全和隐私顾虑。为最大化经济益处和资源利用，云网络通常同时启 动多个虚拟机（VM)W在一个物理服务器计算装置上执行。另外，大多数云提供商只使用基 于主机的虚拟化技术来实现终端主机层上的VM之间的分离和性能隔离。然后，在互连每个 主机的网络中，部署物理路由器和链路的相同集合来无差别地携带所有租户的业务。另外， 云提供商不向租户供给确保的网络资源，并且因此相同租户的VM之间的带宽可W随着时 间显著地改变，取决于来自其它租户的网络负载和使用。
[0004] 此外，虽然云计算数据中屯、提供许多机制来调度本地计算、存储器和磁盘资源， 但是用于分配网络资源的现有机制不足。不幸地，当今的公用云平台一-例如Amazon的 Elastic计算云（EC2)、Google的Google应用引擎、微软的Azure服务平台、Backspace的 Mosso和GoGrid的云托管平台一一不提供任何网络性能保证，它又影响应用可靠性和租户 成本。特别地，当今的云中的资源保留模型只供应处理器(例如，中央处理单元（CPU))和存 储器资源但完全地忽略连网。由于当今的数据中屯、网络的过度订阅特性，网络带宽是跨许 多租户共享的稀有资源。当多个应用的网络密集阶段同时地发生并且竞争运些稀有网络资 源，它们的运行时间变得不可预测。执行时间中的此不确定性另外翻译成不可预测的成本， 因为租户需要对于它们的任务的整个持续时间为保留的VM进行支付。因此，存在对于提供 多租户云网络中的网络带宽分配和保证的系统和机制的需要。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的实施例，计算装置执行方法W便确定用于连接多租户云网络中的租 户的多个虚拟机（V^O的多个通信链路上的网络带宽的最佳分配。所述确定基于多个VM的 带宽要求的集合。方法包含生成多个树数据结构（TDS)。多个TDS中的每个TDS包含表示 多个VM和在多租户云网络中转发业务的多个网络装置的多个节点。多个TDS中的每个TDS 还包含表示多个通信链路中的至少一些通信链路的多个边缘。多个边缘中的每个边缘包含 指示在由租户的多个VM的边缘表示的通信链路上保留的带宽量的计算的带宽值。计算的 带宽值基于带宽要求的集合。方法还包含生成多个TDS中的每个TDS的加权距离值。加权 距离值的生成基于根节点与表示VM的每个其它节点之间的TDS中的距离，并且也基于根节 点与表示VM的每个其它节点之间的TDS中的计算的带宽值。方法还包含选择多个TDS中 的具有最小加权距离值的TDS作为具有表示网络带宽的最佳分配的计算的带宽值的TDS。
[0006] 根据本发明的实施例，服务器终端站基于多个VM的带宽要求的集合来确定用于 连接多租户云网络中的租户的多个虚拟机（VM)的多个通信链路上的网络带宽的最佳分配。 服务器终端站包含一个或多个处理器的集合W及禪合到处理器的集合的树数据结构（TDS) 生成模块。TDS生成模块配置为生成多个TDS。多个TDS中的每个TDS包含表示多个VM和 在多租户云网络中转发业务的多个网络装置的多个节点。多个TDS中的每个TDS还包含表 示多个通信链路中的至少一些通信链路的多个边缘。多个边缘中的每个边缘包含指示在由 租户的多个VM的边缘表示的通信链路上保留的带宽量的计算的带宽值。计算的带宽值基 于带宽要求的集合。TDS生成模块还配置为生成多个TDS中的每个TDS的加权距离值，基于 根节点与表示VM的每个其它节点之间的TDS中的距离，也基于根节点与表示VM的每个其 它节点之间的TDS中的计算的带宽值。服务器终端站也包含禪合到处理器的集合的TDS选 择模块。TDS选择模块配置为选择多个TDS中的具有最小加权距离值的TDS作为具有表示 网络带宽的最佳分配的计算的带宽值的TDS。
[0007] 根据本发明的实施例，计算机可读存储介质提供指令，所述指令当由计算装置的 一个或多个处理器的集合执行时，使计算装置确定用于连接多租户云网络中的租户的多个 虚拟机（V^O的多个通信链路上的网络带宽的最佳分配。此确定基于多个VM的带宽要求的 集合。计算装置生成多个树数据结构（TDS)。多个TDS中的每个TDS包含表示多个VM和在 多租户云网络中转发业务的多个网络装置的多个节点。多个TDS中的每个TDS还包含表示 多个通信链路中的至少一些通信链路的多个边缘。多个边缘中的每个边缘包含指示在由租 户的多个VM的边缘表示的通信链路上保留的带宽量的计算的带宽值。计算的带宽值基于 带宽要求的集合。计算装置也生成多个TDS中的每个TDS的加权距离值基于根节点与表示 VM的每个其它节点之间的TDS中的距离，W及根节点与表示VM的每个其它节点之间的TDS 中的计算的带宽值。计算装置也选择多个TDS中的具有最小加权距离值的TDS作为具有表 示网络带宽的最佳分配的计算的带宽值的TDS。
[0008] 本发明的实施例允许在多租户云网络内保留的网络带宽量的程序化确定而用最 小量的要求的保留带宽向其租户最佳提供带宽保证。实施例允许使用简单的符号来规定带 宽要求并且容易用现有的VM实时改变带宽要求。另外，本发明的实施例允许VM位于云网 络中的任何位置，并且可W确定给定那个地形的最佳解决方案。
【附图说明】
[0009] 可W通过参考下文的描述和用来说明本发明的实施例的附图来最佳地理解本发 明。在图中： 图1图示根据本发明的一个实施例的包含虚拟机和规定的带宽要求的示例云计算网 络拓扑； 图2图示根据本发明的一个实施例的使用图1的示例云计算网络拓扑的用于带宽分配 的基于原生最短路径的方法； 图3图示根据本发明的一个实施例的用于确定在网络链路上保留的要求的带宽的表 示生成树和等式的构造； 图4图示根据本发明的一个实施例的加权距离值公式和最佳网络带宽供应算法； 图5图示根据本发明的一个实施例的使用图1的第二虚拟机作为树中的根节点的宽度 优先生成树的构造； 图6图示根据本发明的一个实施例的利用最佳网络带宽分配系统的多租户云网络的 框图； 图7图示根据本发明的一个实施例的用于基于多个VM的带宽要求的集合来确定多租 户云网络中的多个虚拟机的多个通信链路上的网络带宽的最佳分配的流程；W及 图8图示根据本发明的一个实施例的用于确定并且分配网络带宽要求的在云提供商 的服务器终端站中执行的流程。
【具体实施方式】
[0010] 在下文的描述中，阐述许多具体细节。然而，要理解，可在没有运些具体细节的情 况下实践本发明的实施例。在其它实例中，没有详细示出已知的电路、结构和技术W便不模 糊此描述的理解。利用包含的描述，本领域的普通技术人员将能够在没有过度的实验的情 况下实现适当的功能性。
[0011] 在说明书中对"一个实施例"、"实施例"、"示例实施例"等的参考指示描述的实施 例可包含特定特征、结构或特性，但每个实施例可能不一定包含特定特征、结构或特性。此 夕F，运样的短语不一定参考相同的实施例。另外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特 性时，认为结合无论是否明确描述的其它实施例来实现运样的特征、结构或特性在本领域 的技术人员的知识内。
[0012] 在下文的描述和权利要求中，可使用术语"禪合"和"连接"W及它们的派生词。应 该理解运些术语不旨在作为彼此的同义词。"禪合"用于指示两个或者更多元件，它们可W 或可W不彼此直接物理或电接触、彼此协作或交互。"连接"用于指示彼此禪合的两个或者 更多元件之间的通信的建立。
[001引本文使用具有虚线边界(例如，大虚线、小虚线、点虚线、点）的加括号文本和框来 图示将附加的特征添加到本发明的实施例的可选操作。然而，运样的符号不应该用作意味 着运些只是选项或可选的操作，和/或在本发明的某些实施例中具有实线边界的框不是可 选的。
[0014] 电子装置或计算装置(例如，终端站、网络装置）使用机器可读媒体来（内部和/或 在网络上用其它电子装置）存储并且传送代码（由软件指令组成）和数据，例如非暂时性机 器可读媒体(例如，机器可读存储媒体，例如磁盘；光盘；只读存储器；闪速存储器装置；相 变存储器）和暂时性机器可读传送媒体(例如，电、光、声或其它形式的传播信号一-例如， 载波、红外信号)。此外，运样的电子装置包含硬件，例如禪合到一个或多个其它部件的一个 或多个处理器的集合，例如一个或多个非暂时性机器可读媒体(来存储代码和/或数据)、用 户输入/输出装置(例如，键盘、触摸屏和/或显示）W及网络连接(来使用传播信号传送代 码和/或数据)。处理器的集合和其它部件的禪合通常是通过一个或多个总线和网桥(也被 称为总线控制器)。因此，给定电子装置的非暂时性机器可读介质通常存储指令用于在那个 电子装置的一个或多个处理器上的执行。可使用软件、固件和/或硬件的不同组合来实现 本发明的实施例的一个或多个部分。
[0015] 如本文所使用的，网络装置(例如，路由器、交换机、网桥）是一件连网设备，包含硬 件和软件，它在通信上互连在网络上的其它设备(例如，其它网络装置、终端站)。一些网络 装置是提供多个连网功能(例如，路由、网桥、交换机、层2聚合、会话边界控制、服务质量和 /或订户管理）的支持和/或提供多个应用服务(例如，数据、语音和视频）的支持的"多个 服务网络装置"。订户终端站(例如，服务器、工作站、膝上型计算机、上网本、平板计算机、掌 上电脑、移动电话、智能电话、多媒体电话、语音网关（VOIP)电话、用户设备、终端、便携式媒 体播放器、GI^单元、游戏系统、机顶盒）是计算装置，通常由用户操作，接入在因特网上提 供的内容/服务和/或在覆盖(例如，贯穿）因特网的虚拟私有网（VPN)上提供的内容/服 务。内容和/或服务通常是由属于参与对等服务的服务或内容提供商或终端站的一个或多 个终端站(例如，服务器终端站）提供，并且例如，可包含公用网页(例如，免费内容、铺面、捜 索服务)、私有网页(例如，提供电子邮件服务的用户名/密码接入的网页)，和/或在VPN上 的企业网络。通常，订户终端站禪