基于休眠模式的云系统用户接入控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于休眠模式的云系统用户接入控制方法，云系统包括云用户、虚拟机和云供应装置，方法包括：根据新到达云用户在进入云系统前检测出的已在云系统的云用户数量、虚拟机的唤醒状态和休眠状态，求解新到达云用户的预期延迟，并针对单个云用户建立个体目标函数；并设置差异化的系统缓存容量，建立多重同步休眠模型；构造一步转移率矩阵，并根据云系统状态的转移过程建立稳态方程，得出云系统模型的稳态解；针对云系统中的所有云用户，建立总体目标函数，给出云用户集成组件优化接入控制模型；确定出云用户的单组件优化接入阈值与集成组件优化接入阈值的关系。本发明专利技术实现绿色云环境下用户接入控制的优化，提高系统的能量效率。

User Access Control Method for Cloud System Based on Hibernation Mode

【技术实现步骤摘要】
基于休眠模式的云系统用户接入控制方法
本专利技术属于云计算
，特别是一种基于休眠模式的云系统用户接入控制方法。
技术介绍
全球正在进入云计算的时代。云计算是一种新的商业计算模型和服务模式，其核心的概念是不再依赖本地计算机来做计算，而是依赖由第三方运营的集中的计算和存储资源。它将计算任务分布在大量物理计算机服务器或虚拟服务器构成的不同数据中心，使各种应用能够根据需要获取计算能力、存储空间和信息服务。云计算普遍为人们所接受，在于它提供集中统一的管理和维护，资源可以在多用户之间共享，总体上提高资源的利用率。在传统的IT架构和集群管理模式下，各企业和机构需要购置维护自己的硬件软件资源，要么由于估算不足造成资源达不到企业进行大规模存储和计算的需求，要么由于要满足最大可能的容量，而造成资源在正常状况下闲置浪费。统计数据显示，大多数企业的数据中心和集群平均资源利用率不到30％。云计算的发展已经遍布在通讯、教育、政府、医疗、电力等各行业。随着云数据中心规模和云用户数量的不断扩大，云用户对系统的服务质量提出了更高的要求,同时，能源消耗也成为日益严峻并备受关注的问题。针对以上问题，国内外学者进行了相关研究，通常运用的是虚拟机资源调度一类的方法，这些专注于节能的研究并没有考虑到系统的能量效率问题。基于博弈思想的排队理论已开始应用于云计算环境中。为满足能量效率最大化的需求，同时保证云用户的最佳服务体验，运用博弈论的思想建立的云请求接入控制模型、多目标优化模型和基于效用函数的优化分配策略方法等，但这些研究都专注于整体系统效率的最大化问题，忽略了系统的节能问题。因此，针对上述不足，迫切需要开发一种全新的基于休眠模式与信息可视的云用户接入阈值策略方法，以满足绿色云环境下提高系统能量效率的需要。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中的缺陷，提出了如下技术方案。一种基于休眠模式的云系统用户接入控制方法，所述云系统包括云用户、虚拟机和云供应装置，所述方法包括以下步骤：S1、根据新到达云用户在进入云系统前检测出的已在云系统的云用户数量、虚拟机的唤醒状态和休眠状态，求解新到达云用户的预期延迟，并针对单个云用户建立个体目标函数；S2、根据所述虚拟机的唤醒状态和休眠状态，分别确定云用户单组件优化接入控制模型；S3、基于所述虚拟机不同状态下的所述云用户单组件优化接入控制模型，设置差异化的系统缓存容量，建立多重同步休眠模型；S4、构造一步转移率矩阵，并根据云系统状态的转移过程建立稳态方程，得出云系统模型的稳态解；S5、针对所述云系统中的所有云用户，建立总体目标函数，给出所述云用户集成组件优化接入控制模型，所述总体目标函数为：其中，Bs为集成组件优化接入控制的总体资源效率参数，R为与云用户传输效率相关的参数，C为云用户的预期延迟对目标函数的影响因子，云用户的到达服从参数为λ的泊松过程，l为系统中云用户的数量，πl,i为系统模型的稳态解，n(0)+1与n(1)+1分别为虚拟机处于休眠状态与唤醒状态下的接入阈值，n(0)和n(1)为面向虚拟机的休眠状态和唤醒状态分别设置的不同的缓存容量；(n*(0),n*(1))＝argmax{Bs}，其中，n*(0)与n*(1)分别为虚拟机处于休眠状态与唤醒状态下的云用户集成组件优化接入阈值；S6，确定出云用户的单组件优化接入阈值与集成组件优化接入阈值的关系：ne(0)＞n*(0),ne(1)＞n*(1)；其中，ne(0)和ne(1)分别为虚拟机处于休眠状态与唤醒状态下的单组件优化接入阈值。更进一步地，在所述步骤S1中，在所述云系统中云用户的数量n小于集群内云虚拟机的数量k的条件下，计算所述新到达云用户的预期延迟为：其中，Ss(0)和Ss(1)分别为云系统中云用户的数量n小于集群内云虚拟机的数量k的条件下休眠状态和唤醒状态的云用户预期延迟，虚拟机休眠周期的长度由休眠定时器控制，θ为虚拟机的休眠参数，服务一个云用户的时间服从参数为μ的指数分布，针对单个云用户建立个体目标函数为：其中，bs(0)和bs(1)分别为云系统中云用户的数量n小于集群内云虚拟机的数量k的条件下休眠状态和唤醒状态的单组件优化接入控制的资源效率参数，R为与云用户传输效率相关的参数，C为云用户的预期延迟对目标函数的影响因子；在系统中所述云用户的数量l不小于集群内云虚拟机的数量k的条件下，计算所述新到达云用户的预期延迟为：其中Sm(0)和Sm(1)分别为云用户的数量l不小于集群内云虚拟机的数量k的条件下休眠状态和唤醒状态下的云用户预期延迟，l为系统中云用户的数量，k为集群内云虚拟机的数量；针对单个云用户建立的个体目标函数为：更进一步地，在所述步骤S2中，假设单个云用户的个体目标函数bm(0)＝0，bm(1)＝0，则云用户的单组件优化接入控制模型为：其中bm(0)和bm(1)分别为云用户的数量l不小于集群内云虚拟机的数量k的条件下休眠状态和唤醒状态的单组件优化接入控制的资源效率参数。更进一步地，在所述步骤S4中，根据状态转移过程建立方程组为：结合正规化条件，可得云系统模型的稳态解πl,i。更进一步地，在所述步骤S6中，运用三维图形和等高线图给出总体目标函数的变化趋势，并对比集成组件优化接入控制模型与单组件优化接入接入控制模型，确定出云用户在唤醒状态下的优化接入阈值高于休眠状态下的优化接入阈值，且虚拟机处于唤醒状态和休眠状态时的集成组件优化接入阈值均低于单组件优化接入阈值，使得云供应装置选择最佳的云用户接入阈值设置硬件环境和运行规则。与现有技术相比，本专利技术的技术效果为：本专利技术综合考虑云系统的能耗节省和系统的能量效率，在周期性休眠机制的基础之上，研究云用户的接入阈值控制模型。在完全可视情况下，即云用户到达时可观察到系统中云用户的数量和虚拟机的状态，然后自己决定进不进去接受服务，所以叫信息完全可视，云用户搜集当前云系统中的云用户数量信息和云虚拟机状态信息，求解新到达云用户的预期延迟，建立个体目标函数，得出单组件优化接入阈值，建立多重同步休眠模型，结合正规化条件，得出系统模型的稳态解，针对所有云用户建立总体目标函数，给出集成组件优化接入阈值，揭示出集成组件优化接入阈值小于单组件优化接入阈值的规律，基于该规律，云供应装置可制定相应的云用户接入规则，实现绿色云环境下用户接入控制的优化，提高系统的能量效率。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。图1是本专利技术的一种基于休眠模式的云系统用户接入控制方法的流程图；图2云系统的状态转移过程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。图1示出了本专利技术的一种基于休眠模式的云系统用户接入控制方法，云系统包括云用户、虚拟机和云供应装置，方法包括以下步骤：S1、根据新到达云用户在进入云系统前检测出的已在云系统的云用户数量、虚拟机的唤醒状态和休眠状态，求解新到达云用户的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于休眠模式的云系统用户接入控制方法，所述云系统包括云用户、虚拟机和云供应装置，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1、根据新到达云用户在进入云系统前检测出的已在云系统的云用户数量、虚拟机的唤醒状态和休眠状态，求解新到达云用户的预期延迟，并针对单个云用户建立个体目标函数；S2、根据所述虚拟机的唤醒状态和休眠状态，分别确定云用户单组件优化接入控制模型；S3、基于所述虚拟机不同状态下的所述云用户单组件优化接入控制模型，设置差异化的系统缓存容量，建立多重同步休眠模型；S4、构造一步转移率矩阵，并根据云系统状态的转移过程建立稳态方程，得出云系统模型的稳态解；S5、针对所述云系统中的所有云用户，建立总体目标函数，给出所述云用户集成组件优化接入控制模型，所述总体目标函数为：

【技术特征摘要】
1.一种基于休眠模式的云系统用户接入控制方法，所述云系统包括云用户、虚拟机和云供应装置，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1、根据新到达云用户在进入云系统前检测出的已在云系统的云用户数量、虚拟机的唤醒状态和休眠状态，求解新到达云用户的预期延迟，并针对单个云用户建立个体目标函数；S2、根据所述虚拟机的唤醒状态和休眠状态，分别确定云用户单组件优化接入控制模型；S3、基于所述虚拟机不同状态下的所述云用户单组件优化接入控制模型，设置差异化的系统缓存容量，建立多重同步休眠模型；S4、构造一步转移率矩阵，并根据云系统状态的转移过程建立稳态方程，得出云系统模型的稳态解；S5、针对所述云系统中的所有云用户，建立总体目标函数，给出所述云用户集成组件优化接入控制模型，所述总体目标函数为：其中，Bs为集成组件优化接入控制的总体资源效率参数，R为与云用户传输效率相关的参数，C为云用户的预期延迟对目标函数的影响因子，云用户的到达服从参数为λ的泊松过程，l为系统中云用户的数量，πl,i为系统模型的稳态解，n(0)+1与n(1)+1分别为虚拟机处于休眠状态与唤醒状态下的接入阈值，n(0)和n(1)为面向虚拟机的休眠状态和唤醒状态分别设置的不同的缓存容量；(n*(0),n*(1))＝argmax{Bs}；其中，n*(0)与n*(1)分别为虚拟机处于休眠状态与唤醒状态下的云用户集成组件优化接入阈值；S6、确定所述云用户的单组件优化接入阈值与集成组件优化接入阈值的关系：ne(0)＞n*(0),ne(1)＞n*(1)；其中，ne(0)和ne(1)分别为虚拟机处于休眠状态与唤醒状态下的单组件优化接入阈值。2.根据权利要求1所述的基于休眠模式的云系统用户接入控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，在所述云系统中云用户的数量n小于集群内云虚拟机的数量k的条件下，计算所述新到达云用户的预期延迟为：其中，Ss(0)和Ss(1)分别为云系统中云用户的数量n小...

【专利技术属性】
技术研发人员：金顺福，安红宇，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13