一种基于网络感知的新型云数据中心资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于网络感知的新型云数据中心资源分配方法。本方法为：1)根据云数据中心的拓扑结构为该云数据中心构建一逻辑树；2)当该云数据中心接收到一虚拟机需求集合时，以该逻辑树中的每个节点为根分别构建一逻辑子树；3)对于每一逻辑子树，遍历其中的物理机，对遍历到的每个物理机，采用二维背包原则将该虚拟机需求集合中还未分配的通信量最大的虚拟机子集预分配到该物理机上；如果该虚拟机需求集合分配成功，则保存该逻辑子树对应的虚拟机预分配方案；4)从步骤3)得到的若干种虚拟机预分配方案中选择一树高最低的逻辑子树对应的预分配方案作为该虚拟机需求集合的最终分配方案。本发明专利技术能够大大提高云数据中心的通信效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种基于网络感知的新型云数据中屯、资源分配方法，属于计算机网络

技术介绍
随着互联网的迅猛发展和信息数据规模的爆发式增长，工业界和学术界对大规模 计算和海量数据处理的需求也日益增多。云计算作为一种新型的商业计算模型和服务模式 应运而生，它将计算任务分配在由大量计算节点构成的大型数据中屯、上，使得各种应用能 够按需获取计算能力、存储空间和信息服务。 资源分配问题是云数据中屯、能够提供高效服务的关键问题之一。资源规模的巨 大、虚拟化技术的运用W及应用请求的实时多变性都对云数据中屯、的资源分配提出了诸多 挑战。云数据中屯、的资源分配需要考虑W下几个问题。第一是性能保证，在数据中屯、的网 络性能实时变化的情况下，如何保证用户的作业获取稳定性能；第二，对于数据中屯、而言， 用户的资源需要是动态变化的；第=，数据中屯、的资源是多元化的，包括CPU、内存和网络 等，而用户的资源需求也是多元化的；第四，无论是企业的私有云，还是数据中屯、运营商，都 要考虑运营成本和实际效益。 现有的资源分配技术往往只针对上述的其中一个或几个角度来进行设计，例如在 满足用户资源需求多元化的基础上，却无法保证网络性能的效率，从而也就增加了数据中 屯、的运营成本，降低了实际效益；在保证网络性能的前提下，却忽略了数据中屯、的资源多元 化问题。 阳〇化]本专利技术所提供的基于网络感知的新型云数据中屯、资源分配方法，根据云数据中屯、 自身所具有的树状网络拓扑特征进行算法设计，同时通过引入"二维背包"算法来解决用户 及数据中屯、资源的多元化问题，与现有技术相比可W更好的应对上述四个问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于网络感知的新型云数据中屯、资源分配方法，可W有效降低 云数据中屯、内部网络带宽消耗，提升用户服务性能，同时还可W满足云数据中屯、资源和用 户所需资源的多元化特性。 本专利技术的处理流程如图1所示，首先，依据云数据中屯、内部的拓扑结构，由云数据 中屯、内部的资源分配模块构建包含交换机和物理机的逻辑树（具体构建方法可参考实施 例，另外逻辑树的具体结构由云数据中屯、内部交换机和物理机之间的拓扑结构决定），其 中物理机服务器为该逻辑树的叶子节点，云数据中屯、的所有已用和可用计算资源（即虚拟 机）皆放置在各叶子节点对应的物理机上，并通过树形拓扑连接的交换机实现彼此的通 信。显然，为了降低虚拟机之间的通信代价，提高通信效率，应该尽可能的将那些彼此之间 通信需求较大的虚拟机集合分配到同一个叶子节点上或者逻辑距离相近的几个不同叶子 节点上。 因此，本专利技术的核屯、思想在于当云数据中屯、接收到用户发来的虚拟机需求集合 时（包括所需虚拟机的数量，每个虚拟机所需要配置的CPU、内存大小，W及虚拟机之间的 通信需求），依次W该数据中屯、中的每个结点（即所有的交换机和物理机）为根构建逻辑 子树，其中对于每个逻辑子树，分别进行后续遍历物理机，对于遍历过程中遇到的每个物理 机，依次采用二维背包原则将还未分配的虚拟机集合中通信量最大的虚拟机子集预分配到 该物理机上。 运样，如果整个数据中屯、含有M个结点，则存在M个逻辑子树，分别后续遍历后，可 W得到最多M种用户虚拟机预分配方案。最终，选择树高最低的逻辑子树所对应的预分配 方案作为最终分配方案（即用户虚拟机所在物理机之间的逻辑距离最近，连接所有虚拟机 所需的交换机层级最少）。 阳010] 本专利技术的技术方案为： 一种基于网络感知的新型云数据中屯、资源分配方法，其步骤为： 1)根据云数据中屯、的拓扑结构为该云数据中屯、构建一逻辑树；其中，云数据中屯、 的物理机为该逻辑树的叶子节点，物理机通过树形拓扑连接的交换机实现彼此的通信； 2)当该云数据中屯、接收到一虚拟机需求集合时，W该逻辑树中的每个节点为根分 别构建一逻辑子树； 扣对于每一逻辑子树，遍历其中的物理机，对遍历到的每个物理机，采用二维背包 原则将该虚拟机需求集合中还未分配的通信量最大的虚拟机子集预分配到该物理机上；如 果该虚拟机需求集合分配成功，则保存该逻辑子树对应的虚拟机预分配方案； 4)从步骤3)得到的若干种虚拟机预分配方案中选择一树高最低的逻辑子树对应 的预分配方案作为该虚拟机需求集合的最终分配方案。 进一步的，所述虚拟机需求集合的信息包括：所需虚拟机的数量，每个虚拟机所需 要配置的物理资源，W及虚拟机之间的通信需求。 进一步的，分别W该云数据中屯、的每一物理机、交换机为根构建一逻辑子树。 进一步的，所述云数据中屯、保存每一物理机的物理资源。 进一步的，所述物理资源包括物理机的可用CPU总数、可用内存总数。 与现有技术相比，本专利技术的积极效果为： 本专利技术根据云数据中屯、自身的网络拓扑结构特点构造相应的云数据中屯、逻辑树， 来实现基于网络感知的资源分配的目的，并且通过引入二维背包原则，来满足用户的资源 需求多元化及数据中屯、计算资源多元化的特征，提高资源分配的实用性，具有W下优点： (1)本专利技术所提供基于网络感知的新型云数据中屯、资源分配方法能够有效降低待 分配虚拟机之间的通信代价，提高数据中屯、的通信效率； (2)本专利技术所提供基于网络感知的新型云数据中屯、资源分配方法能够满足用户的 计算资源多元化需求，同时满足了云数据中屯、资源多元化的特性。【附图说明】 图1为本专利技术的处理方法流程图； 图2为数据中屯、内部拓扑示意图； 阳0%] 图3为逻辑子树拓扑示意图。【具体实施方式】每个数据中屯、对应一个逻辑树，其中所包含的逻辑子树的数量也是固定，其中的 物理机用来存放用户所需的虚拟机集合。一个典型的采用二叉树结构部署的数据中屯、，其 逻辑树如附图2所示。 阳02引其中包含3个交换机和4个物理机共计7个结点，相应的该数据中屯、的逻辑树如 附图2所示，其中包含了 7个逻辑子树。当收到一用户的待分配虚拟机需求时，对于其中每 一个逻辑子树，后续遍历其中的每个物理机，对于遍历过程中遇到的每个物理机，依次采用 二维背包原则将还未分配的虚拟机集合中彼此通信量最大的虚拟机子集预分配到该物理 机上。其中每个物理机上可用的CPU和内存数如附表1所示。每个用户虚拟机所需CPU、内 存数如附表2所示。用户虚拟机之间的通信需求如附表3所示，运里设定每个虚拟机的通 信需求等于该虚拟机和其他虚拟机通信需求之和。 附表1.数据中屯、可用CPU、内存总数 附表2.用户虚拟机所需CPU、内存数 阳0；33]附表3.用户虚拟机间通信需求情况阳035]附表4为针对上述7个逻辑子树进行预分配后的结果。W第6个逻辑子树为例， 该子树交换机2"为根，包含"物理机2"和"物理机3"共计两个物理机，如附图3所示。 首先对"物理机2"根据二维背包原则对用户虚拟机集合进行预分配，预分配的结果是虚拟 机1，2, 3, 5, 6, 7被预分配到"物理机2"上面；然后我们对剩下的4个虚拟机在"物理机3" 上面进行同样的预分配过程，预分配的结果是剩余的4个虚拟机全部被预分配到"物理机 3"上面，从而成功生成一种用户虚拟机预分配方案，该方案对应的子树树高=2。 如附表4所示，分别对上述7个逻辑子树进行预分配后，共计成功生成3种预分配 方案（其中前4个逻辑子树未能寻找到合适的物理机来存放用户的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络感知的新型云数据中心资源分配方法，其步骤为：1)根据云数据中心的拓扑结构为该云数据中心构建一逻辑树；其中，云数据中心的物理机为该逻辑树的叶子节点，物理机通过树形拓扑连接的交换机实现彼此的通信；2)当该云数据中心接收到一虚拟机需求集合时，以该逻辑树中的每个节点为根分别构建一逻辑子树；3)对于每一逻辑子树，遍历其中的物理机，对遍历到的每个物理机，采用二维背包原则将该虚拟机需求集合中还未分配的通信量最大的虚拟机子集预分配到该物理机上；如果该虚拟机需求集合分配成功，则保存该逻辑子树对应的虚拟机预分配方案；4)从步骤3)得到的若干种虚拟机预分配方案中选择一树高最低的逻辑子树对应的预分配方案作为该虚拟机需求集合的最终分配方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尉迟学彪，李晓东，
申请(专利权)人：中国互联网络信息中心，
类型：发明
国别省市：北京;11