虚拟化数据中心调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种虚拟化数据中心调度方法及系统，该方法包括：根据数据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第［１，Ｈ］个阶段的各阶段的系统状态信息，其中Ｈ为自然数，且Ｈ＞１；根据各阶段的系统状态信息确定包括至少两个阶段的最优路径；产生调度指令，以指示数据中心根据调度指令中的最优路径中的第１个阶段的系统状态信息执行数据中心下一个阶段的状态切换。该系统包括调度模块，调度模块包括：系统状态预测模块、系统状态优化模块和调度指令产生模块。本发明专利技术提供的虚拟化数据中心调度方法及系统，通过预测当前阶段之后几个阶段的系统状态信息来确定下一阶段的系统状态，避免了因频繁操作造成的资源浪费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据中心调度技术，尤其涉及一种虚拟化数据中心调度方法及系统。技术背景数据中心是指由多个异构的、由网络连接在一起的服务器所组成的用于承载提供 在线服务的企业级应用的分布式计算系统。在数据中心中，将大量的服务器进行集中统一 管理，可以保障服务器运行所需要的稳定电源环境，适宜的温湿度控制以及网络带宽条件。传统的服务器应用部署往往采取专用服务器(Dedicated server)的方式，在这种 方式下，一般一个物理节点只部署单个应用或者应用的一个组件，以避免多个应用部署在 同一个物理节点上彼此间相互影响。但这种方式必然导致硬件资源的利用率过低，购买硬 件资源的开销过大，当然还有本身物理节点空转及空调设备所带来的电源损耗，同时管理 维护的成本也增加。虚拟化技术的出现为数据中心的节能调度机制研究提供了新的契机，虚拟化技术 为多种在线服务聚合到少量的服务器上运行服务聚合提供了一种可行方案。虚拟化技术能 够将单一的服务器转变成多个彼此之间拥有性能隔离性的虚拟机，进而让各个虚拟机来承 载web应用。虚拟化技术还能够实现资源的按需分配，通过动态地增加或减少虚拟机、聚合 工作负载以及开启/关闭服务器，数据中心能够有效地进行节能调度，进而提高自身的资 源利用率以及能源使用效率。图1为现有技术的虚拟化数据中心调度系统的工作原理框图，如图1所示，数据中 心的调度系统200获取数据中心当前的系统状态S，并根据当前的系统状态S对下一阶段的 输入参数进行预测，根据预测得出的输入参数以及系统当前的系统状态S计算出系统下一 阶段的系统状态，并产生相应的控制命令C交由数据中心100执行改变系统的状态。但是在实际应用过程中，现有技术的虚拟化数据中心调度系统存在的主要问题是 执行状态转移的时间间隔难以确定如果执行状态转移的时间间隔过长，则会降低调度机 制的节能效果；如果执行状态转移的时间过短，则会引发大量的管理操作。大量的管理操作 在虚拟化数据中心运行过程中至少产生以下问题—、过于频繁的管理操作不仅可能会占用大量的计算资源，不利于数据中心 的稳定运行，如大量的虚拟机迁移操作会占用大量的网络带宽和中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)资源，而且由于开启/关闭物理机过程中的电功率峰值要大于 物理机CPU使用率100%时的峰值电功率，这种过于频繁的管理操作会增加数据中心的电 能消耗。二、一般的管理操作都需要操作时间，如开启/关闭物理服务器所需的时间，不当 的管理操作同时也有可能使应用违反自身的服务等级协议(Service-Level Agreement，简 称SLA)。假设数据中心刚刚根据上一阶段较低的工作负载需求关闭了一台服务器，而下一 阶段工作负载却显著增加了，重新开启服务器又需要一定的时间，无法及时地为工作负载 服务。
技术实现思路
本专利技术提供一种虚拟化数据中心调度方法及系统，以避免资源浪费。本专利技术提供一种虚拟化数据中心调度方法，包括根据数据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第 [1，H]个阶段的各阶段系统状态信息，其中所述H为自然数，且H> 1 ；根据所述各阶段的系统状态信息确定包括至少两个阶段的最优路径；产生调度指令，以指示所述数据中心根据所述调度指令中的所述最优路径中的第 1个阶段的系统状态信息执行数据中心下一个阶段的状态切换。如上所述的虚拟化数据中心调度方法，其中，当前阶段为第1个阶段，所述根据数 据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第[1，H]个阶段的 各阶段系统状态信息包括根据数据中心第i个阶段的系统状态信息与预设系统条件来确定第i个阶段的各 控制输入信息；根据所述第i个阶段的系统状态信息、各控制输入信息和数据中心的第i个阶段 的应用性能信息，分别获得数据中心第i+1个阶段的一个或多个系统状态信息；根据数据中心的第i个阶段的应用性能信息预测第i+Ι个阶段的应用性能信息；其中，i为自然数，且1彡i彡H，按照i从1到H的顺序，重复执行上述操作。如上所述的虚拟化数据中心调度方法，其中，根据所述各阶段的系统状态信息确 定包括至少两个阶段的最优路径包括根据各阶段的电能消耗量，确定连续的至少两个阶段的电能消耗量之和最少的路 径为最优路径。如上所述的虚拟化数据中心调度方法，其中，根据所述各阶段的系统状态信息确 定包括至少两个阶段的最优路径具体为根据所述各阶段的系统状态信息建立数据中心各 阶段的状态树，依据所述状态树来确定所述最优路径。如上所述的虚拟化数据中心调度方法，其中，所述根据数据中心的当前阶段的系 统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第[1，H]个阶段的各阶段系统状态信息之 前，还包括获得所述数据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息。如上所述的虚拟化数据中心调度方法，其中，所述应用性能信息包括应用的请求速率。如上所述的虚拟化数据中心调度方法，其中，根据数据中心的第i个阶段的应用 性能信息预测第i+Ι个阶段的应用性能信息具体为通过应用自回归移动平均模型来预测 所述第i+ι个阶段的应用性能信息。本专利技术提供一种虚拟化数据中心调度系统，包括调度模块，所述调度模块包括系统状态预测模块，用于根据数据中心当前阶段的系统状态预测当前阶段之后第 [1，H]个阶段的各阶段系统状态，其中所述H为自然数，且H> 1 ；系统状态优化模块，用于根据所述各阶段的系统状态信息确定包括至少两个阶段 的最优路径；调度指令产生模块，用于产生调度指令，以指示所述数据中心根据所述调度指令中的所述最优路径中的第1个阶段的系统状态信息执行数据中心下一个阶段的状态切换。如上所述的虚拟化数据中心调度系统，当前阶段为第1个阶段，其中，所述系统状 态预测模块包括参数预测模块，用于根据数据中心的当前阶段的应用性能信息预测当前阶段之后 第[1，H]个阶段的各阶段的应用性能信息；控制调整模块，用于根据数据中心第i个阶段的系统状态信息与预设系统条件来 确定第i个阶段的各控制输入信息；模型管理模块，用于根据所述第i个阶段的系统状态信息、各控制输入信息和数 据中心的第i个阶段的应用性能信息，分别获得数据中心第i+Ι个阶段的一个或多个系统 状态信息；其中，i为自然数，且1彡i彡H。如上所述的虚拟化数据中心调度系统，还包括监控模块，所述监控模块包括应用信息监控单元和物理节点监控单元，所述应用 信息监控单元用于获得所述当前阶段的应用性能信息，并发送至所述参数预测模块，所述 物理节点监控单元用于获得所述当前阶段的系统状态信息；执行模块，所述执行模块包括虚拟机执行单元和物理机执行单元，所述虚拟机执 行单元用于根据所述调度指令执行虚拟机操作，所述物理机执行单元用于根据所述调度指 令执行物理机操作。由上述技术方案可知，本专利技术提供的虚拟化数据中心调度方法及系统，通过预测 数据中心当前阶段之后至少两个阶段的系统状态信息来确定数据中心的下一阶段的系统 状态信息，可以按需、动态地为数据中心的各个应用分配资源，减少了不必要的管理操作， 避免了资源的浪费。附图说明图1为现有技术的虚拟化数据中心调度系统的工作原理框图；图2为本专利技术实施例-图3为本专利技术实施例 图4为本专利技术实施例 图5为本专利技术实施例J 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟化数据中心调度方法，其特征在于，包括：根据数据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第［１，Ｈ］个阶段的各阶段系统状态信息，其中所述Ｈ为自然数，且Ｈ＞１；根据所述各阶段的系统状态信息确定包括至少两个阶段的最优路径；产生调度指令，以指示所述数据中心根据所述调度指令中的所述最优路径中的第１个阶段的系统状态信息执行数据中心下一个阶段的状态切换。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟化数据中心调度方法，其特征在于，包括根据数据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第[1， H]个阶段的各阶段系统状态信息，其中所述H为自然数，且H> 1 ；根据所述各阶段的系统状态信息确定包括至少两个阶段的最优路径； 产生调度指令，以指示所述数据中心根据所述调度指令中的所述最优路径中的第1个 阶段的系统状态信息执行数据中心下一个阶段的状态切换。2.根据权利要求1所述的虚拟化数据中心调度方法，其特征在于，当前阶段为第1个阶 段，所述根据数据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第 [1，H]个阶段的各阶段系统状态信息包括根据数据中心第i个阶段的系统状态信息与预设系统条件来确定第i个阶段的各控制 输入信息；根据所述第i个阶段的系统状态信息、各控制输入信息和数据中心的第i个阶段的应 用性能信息，分别获得数据中心第i+Ι个阶段的一个或多个系统状态信息；根据数据中心的第i个阶段的应用性能信息预测第i+Ι个阶段的应用性能信息； 其中，i为自然数，且1彡i彡H，按照i从1到H的顺序，重复执行上述操作。3.根据权利要求1所述的虚拟化数据中心调度方法，其特征在于，根据所述各阶段的 系统状态信息确定包括至少两个阶段的最优路径包括根据各阶段的电能消耗量，确定连续的至少两个阶段的电能消耗量之和最少的路径为 最优路径。4.根据权利要求1所述的虚拟化数据中心调度方法，其特征在于，根据所述各阶段的 系统状态信息确定包括至少两个阶段的最优路径具体为根据所述各阶段的系统状态信息 建立数据中心各阶段的状态树，依据所述状态树来确定所述最优路径。5.根据权利要求1所述的虚拟化数据中心调度方法，其特征在于，所述根据数据中心 的当前阶段的系统状态信息和应用性能信息，预测当前阶段之后第[1，H]个阶段的各阶段 系统状态信息之前，还包括获得所述数据中心的当前阶段的系统状态信息和应用性能信 肩、ο6.根据权利要求2所述的虚拟化数据中心调...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃天宇，胡春明，衣敏，李博，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]