基于流守恒的资源配置方法技术

本发明专利技术公开了一种企业计算环境中的流守恒资源配置方法。本方法为：1)利用流守恒方法对企业计算环境进行建模，并计算得到资源初始配置信息；2)根据该资源初始配置信息和选取的压力测试数据，采用基于E-M方法的特征参数修正方法对该资源初始配置信息进行调整，得到该企业计算环境的资源配置信息；3)根据该资源配置信息对该企业计算环境进行部署。本发明专利技术充分考虑了企业环境中系统架构中的不同组合以及不用的应用场景进行资源配置，以及同种服务器之间集群等实际情况。除此之外，本发明专利技术还突破了只针对某一特定设备或者软件进行资源配置的局限性。

【技术实现步骤摘要】
基于流守恒的资源配置方法
本专利技术涉及一种根据IT系统的负载信息和IT系统使用者对IT系统期望的一些非功能表现(即SLA:service-levelagreement，指服务等级，包括响应时间、利用率、吞吐量、平均等待队列长度等一系列反应IT系统性能的指标。)，来评估IT系统所需要资源的技术，属于软件
，适用于企业环境中B/S架构IT系统的资源估算和资源动态调节。技术背景目前，企业信息化进程不断推进，例如，一家企业可能同时存在营销系统、财务系统、资产系统等多个系统，企业通过这些系统能够方便快捷地开展自己的业务，并实现对公司运作的高效管理。然而，由于目前缺乏有效的技术解决手段，面对规模体量不断增长的计算资源以及动态多变的用户需求，难以提供好的服务。为了获得预想中最佳的服务质量，通常的技术处理方法是为IT系统提供“超额”的计算资源，这一方面导致IT固定资产投资日益增大，另一方面也导致资源的实际利用率很低。以某电网公司为例，数据显示，该企业部署应用系统的设备利用率常常低于50％，有的系统所在的应用服务器的CPU利用率更是低于10％，数据库服务器的CPU利用率低于5％。由此可见，在企业计算环境中，对IT资源进行容量规划刻不容缓。因此，本专利技术提出一种基于流守恒的资源配置方法，能为企业在B/S架构的资源分配和资源动态调整提供客观依据，切实提高资源的利用率，在企业信息化、绿色计算等领域具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于流守恒的资源配置方法。本方法的核心思路是：以流守恒方法对资源的主要外在表现——性能进行建模，以反推应用系统所需的资源，然后利用排队论MVA方法进行模型状态消解，最后利用机器学习的手段学习出优化的特征参数设置。本专利技术包括以下三个方面：1.IT系统的资源初始分配，即根据IT系统真实数据给出推荐配置组合；2.IT系统的拟合测试，即模拟环境下对IT系统的压力测试数据，对资源初始分配阶段给出的配置进行微调；3.IT系统的部署运维，即根据IT系统的真实运行情况，对IT系统的容量给出变更建议。本专利技术的技术方案为：一种基于流守恒的资源配置方法，其步骤为：1)利用流守恒方法对企业计算环境进行建模，并计算得到资源初始配置信息；2)根据该资源初始配置信息和选取的压力测试数据，采用基于E-M方法的特征参数修正方法对该资源初始配置信息进行调整，得到该企业计算环境的资源配置信息；3)根据该资源配置信息对该企业计算环境进行部署。进一步的，所述企业计算环境包括IT系统的架构信息、IT系统的业务信息、IT系统的服务等级信息、IT设备信息、IT系统的部署信息。进一步的，所述对企业计算环境进行建模的方法为：31)建立该IT系统的设备状态集；其中，每一个状态表示当前各设备上的事务数量；32)根据该IT系统的设备状态建立该IT系统的马尔科夫状态转换图；33)根据该马尔科夫状态转换图对每一个状态列出一流守恒方程；34)求解步骤33)所得方程组，得到该IT系统及其各设备的性能指标。进一步的，将所述方程组转换为排队论的MVA算子进行求解，得到该IT系统及其各设备的性能指标。进一步的，根据公式计算该IT系统中设备i对当前所有事务响应时间RTi(M)；其中，M为该IT系统当前所有事务总数，Bi为设备i的相对处理速率因子、μi是设备i的事务处理速率、代表设备i上的事务数，K为设备总数，allstate(m)表示枚举每一种可能的m值，0≤m≤M。进一步的，根据公式计算该IT系统中设备i的利用率Ui(M)。进一步的，基于E-M方法的特征参数修正方法对该资源初始配置信息进行调整的方法为：71)设定一置信度ε，作为一个可接受的误差参数；72)E步骤a)顺序选择需要求解的每一特征参数；b)保持其他的特征参数不变，根据压力测试数据中的负载压力λ和真实响应时间T，对当前选定的特征参数进行最大似然估计；73)M步骤a)利用E步骤中所求得的每一参数的最大似然估计值，计算误差ε′；b)若ε′≤ε，则将当前的特征参数作为该企业计算环境的资源配置信息，否则返回步骤72)。进一步的，利用公式对当前选定的特征参数进行最大似然估计；其中，θj为第j个特征参数，表示上一轮迭代时各个参数θj的取值。与现有技术相比，本专利技术的积极效果为：本专利技术充分考虑了企业环境中系统架构中的不同组合以及不同的应用场景进行资源配置，如本专利技术考虑了WEB服务器、APP服务器和DB服务器的不同组合情况，并且充分考虑了同种服务器之间集群等实际情况。除此之外，本专利技术还突破了只针对某一特定设备或者软件进行资源配置的局限性。附图说明图1为示例模型图；图2为示例模型的系统状态转换图；图3为设备库信息图；图4为业务信息和负载信息图；图5为系统架构要求图；图6为设备推荐组合列表图；图7为真实响应时间和理论响应时间的示意图。具体实施方式具体的技术方案如下：1.IT系统的资源初始分配为了使得估算出来的IT系统所需的资源具有参考意义，这就需要保证IT系统及其参数满足以下要求。第一，IT系统所处理的负载应该具有事务性的特征。根据流守恒理论[1]，IT系统事务处理的过程可以看成是事务流入系统、消耗计算资源，计算结果流出系统的过程，并且在这个过程中系统总是处在“流动下动态守恒”的状态集中。特别的，企业IT系统中的这种流守恒现象具有马尔科夫状态转换特征[2]。因此，IT系统处理的负载具备事务型的特征是用流守恒方法建模求解的基础。第二，必须准确刻画系统的组成架构。系统的组成架构是对系统建立抽象模型的基础，关系到建模计算是否准确的问题。因此，准确刻画系统的组成架构是最基本的要求。第三，必须准确刻画模型内外所需的参数。模型所需参数是模型进行计算求解的输入，只有参数的真实和准确，计算结果才会可靠。并且，由于模型的抽象程度较高，不可避免地会忽略掉一些因素，在应用模型处理实际系统的时候，需要考虑到实际系统中存在而模型中忽略掉的因素。在IT系统尚未部署前，需要根据IT系统的大致业务和服务等级需求，大致估算出应用系统所需要的资源，以便对相应的软硬件进行购买或分配。综合上述介绍的三个要求，建模计算需要的信息具体分析如下。(a)IT系统的架构信息。IT系统的架构信息包括IT系统的各个组成部分以及各个部分之间的逻辑拓扑架构。其中IT系统的组成部分包括IT系统的WEB服务器、APP服务器和DB服务器的台数，以及每一台服务器需要配备软硬件的要求。IT系统的逻辑架构指的是这些服务器之间的逻辑层次，以及服务器之间的集群、负载均衡、高可用等情况。(b)IT系统的业务信息。IT系统的业务信息指的是IT系统所需要处理的负载信息，包括负载任务的发生频率、在服务器上产生的压力以及并发的数量，如果有多个负载任务的话，每一个负载任务的发生占比等。(c)IT系统的服务等级信息(SLA)。IT系统的服务等级信息是指系统使用者对系统性能提出的一些最低要求，通常包括系统的期望响应时间、吞吐量、设备的利用率等性能指标。(d)IT设备信息。IT设备信息指的是一个包含了可选设备及相应的设备信息的数据库。每一个设备的信息以其实际的真实处理能力最为关键，现阶段对于设备的处理能力有一些公认的指标，比如：Web服务器的Specweb2005值，应用服务器的Specjbb20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流守恒的资源配置方法，其步骤为：1)利用流守恒方法对企业计算环境进行建模，并计算得到资源初始配置信息；2)根据该资源初始配置信息和选取的压力测试数据，采用基于E‑M方法的特征参数修正方法对该资源初始配置信息进行调整，得到该企业计算环境的资源配置信息；3)根据该资源配置信息对该企业计算环境进行部署。

【技术特征摘要】
1.一种基于流守恒的资源配置方法，其步骤为：1)利用流守恒方法对企业计算环境进行建模，并计算得到资源初始配置信息；2)根据该资源初始配置信息和选取的压力测试数据，采用基于E-M方法的特征参数修正方法对该资源初始配置信息进行调整，得到该企业计算环境的资源配置信息；其中，基于E-M方法的特征参数修正方法对该资源初始配置信息进行调整的方法为：21)设定一置信度ε，作为一个可接受的误差参数；22)E步骤a)顺序选择需要求解的每一特征参数；b)保持其他的特征参数不变，根据压力测试数据中的负载压力λ和真实响应时间T，对当前选定的特征参数进行最大似然估计；23)M步骤a)利用E步骤中所求得的每一参数的最大似然估计值，计算误差ε′；若ε′≤ε，则将当前的特征参数作为该企业计算环境的资源配置信息，否则返回步骤22)；3)根据该资源配置信息对该企业计算环境进行部署。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述企业计算环境包括IT系统的架构信息、IT系统的业务信息、IT系统的服务等级信息、IT设备信息、IT系统的部署信息。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄罡，刘凯，张颖，赵星，张晓东，梅宏，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11