基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法及系统，所述方法包括：任务运行过程中，接收实时采样得到的负载数据，所述负载数据包括用户需求到来数据、实例购买数据和可提供服务实例数据；对于每个预购的实例，根据所述实例分别在分时共享和保留两种情况下成本和实例使用率，判断所述实例是否存在浪费：若判定为不存在浪费，保持此实例预留状态；若判定为存在浪费，根据各实例在前一个预留有效期内的使用率，得到实例分时共享策略，应用于下一个预留有效期。本发明专利技术能够根据负载中需求的到来情况，自适应动态实时地做出实例分时共享方案，解决了由于需求访问过少所造成的预留实例资源和成本浪费的问题。

Time Sharing Method and System for Uncertain Demand Service Pre-purchase Case Based on IaaS

The invention discloses an IaaS-based time-sharing method and system for an example of uncertain demand service pre-purchase. The method includes: receiving load data acquired by real-time sampling during task operation, the load data includes user demand arrival data, instance purchase data and service instance data provided; for each pre-purchase example, according to the example, the load data are separately stored in In the case of time-sharing and retention, the cost and the utilization of instances are judged to be wasteful. If it is judged that there is no waste, the reserved status of the instance is maintained. If it is judged that there is waste, according to the utilization rate of each instance in the previous reserved validity period, the strategy of time-sharing of instances is obtained and applied to the next reserved validity period. According to the arrival of demand in load, the invention can make an example sharing scheme adaptively, dynamically and in real time, and solve the problem of waste of reserved instance resources and cost caused by too little demand access.

【技术实现步骤摘要】
基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法与系统
本专利技术涉及一种资源分时共享方法与系统，更确切地说是涉及一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法与系统。
技术介绍
由于购买硬件资源的成本过高，当今越来越多的企业和个人开始投入购买使用IaaS(基础设施即服务)云计算服务，公有云市场的增长日趋迅速。用户主要是以购买实例的方式来购买使用云计算服务：实例即为虚拟计算环境，不同类型的实例拥有不同的CPU、内存、存储和网络容量的配置，为用户提供不同的计算、内存和存储功能。在公有云市场中，以亚马逊AWS为例，实例购买主要存在两种付费方式：按需付费、预付费。其中，按需计费是指按每个实例从启动到终止或停止使用的时间计算总费用，用户需要支付的费用总额为：购买实例数量*使用时间*实例单价。预付费是指对于一个将要购买的实例，可以在购买前预付一笔预付款，之后在预付实例的有效预留期内，按一定的折扣比例的按需小时费率支付实例费用。值得注意的是，当以预付方式购买了一个实例，无论该实例是否在运行，公有云系统都会按照预留期限中的所有小时数进行收费。因此，若在该实例预留期限中，没有或者有很少的需求到来，则会造成预留实例资源和成本的极大浪费。例如，亚马逊提供了一个支持销售第三方和AWS客户的未使用的标准预留实例的平台----预留实例市场。云计算用户可以在该市场中与其他云计算用户分时共享已购买的预留实例，收回部分预留期限的预付费用，降低自身需求服务成本。但是如何在未来需求未知的情况下合理地分时共享自己的预留实例，成为云计算用户的一大难题；由于未来需求情况未知，用户将实例与其他用户共享后可能会导致额外的花费，反而可能由于将一个实例共享给其他用户后有大量需求到来，用户此时不得不需要购买新的按需实例或者预留实例提供服务，造成成本的急剧上升。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法及系统，适用于负载中需求波动程度和到来情况动态变化的状态下，根据负载中需求的到来情况，自适应地判断已购预留实例的使用状态，动态实时地为不同的需求波动程度和到来情况做出不同实例分时共享方案，解决了由于需求访问过少所造成的预留实例资源和成本浪费的问题。为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法，包括以下步骤：任务运行过程中，接收实时采样得到的负载数据，所述负载数据包括用户需求到来数据、实例购买数据和可提供服务实例数据；对于每个预购的实例，根据所述实例分别在分时共享和保留两种情况下成本和实例使用率，判断所述实例是否存在浪费：若判定为不存在浪费，保持此实例预留状态；若判定为存在浪费，根据各实例在前一个预留有效期内的使用率，得到实例分时共享策略，应用于下一个预留有效期。进一步地，所述判断所述实例是否存在浪费包括：对于每个预购的实例，计算实例在分时共享和保留两种决策下所各自产生的总花费保持相等时的实例使用率，作为参考值；若该实例在前一个预留有效期的使用率小于该参考值，则该实例存在浪费状态。进一步地，所述参考值u满足以下公式：R+α*p*T＝R-a*R+p*u其中，R代表预留实例预付费用，p代表按需实例单价，α为公共云系统为预留实例提供的后续小时费率的折扣，T代表预留实例有效期限，a代表用户共享预留实例所提供的折扣。进一步地，所述得到实例共享策略包括：任务运行过程中，重复执行以下操作：对于当前时刻，获取前一个有效期内的预留实例序列、需求序列和活跃实例序列；对于所述前一个有效期内的每个时刻，若该时刻的需求量小于活跃实例数，则该时刻存在一个实例处于空闲状态，得到所述前一个预留有效期内的预留实例空闲时长；根据预留有效期期限和空闲时长，得到预留实例为需求提供服务的时长；当所述为需求提供服务的时长小于设定阈值时，选择一个预留实例进行共享，该实例在下一时刻至期限截止不得作为活跃实例。进一步地，选择用于共享的预留实例剩余期限z满足：z＝-T*ln((e-1-1)*u+1)其中，T为预留实例有效期限，u为预留实例为需求提供服务的时长。进一步地，所述方法还包括：分别计算保留预留实例，以及采用所述分时共享策略的成本并输出。进一步地，所述成本计算方法为：其中，Ctotal代表实例所需总成本，Con-demand代表按需实例成本，Creserved代表预留实例成本，Vrevenu代表预留实例分时共享所获收益，ot代表t时刻预购买按需实例个数，nt代表t时刻预购买预留实例个数，rt代表t时刻活跃的预留实例数目；L(st)代表t时刻与其他用户共享预留实例的总剩余期限。进一步地，其中其中，mt代表t时刻所共享的预留实例个数，代表t时刻与其他用户共享的第i个预留实例的剩余时长。根据本专利技术的第二目的，一个或多个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法。根据本专利技术的第三目的，一个或多个实施例提供了一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法。以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：本专利技术在任务运行过程中，能够实时地根据负载中已购实例个数和需求到来情况将预留实例划分为浪费状态和不浪费状态，做出合适的预留实例分时共享策略，从而动态地改变预留实例数目，解决了由于需求访问过少所造成的预留实例资源和成本浪费的问题，提高资源利用率的同时，优化云计算用户的需求服务成本。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例一中基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法流程图；图2为本专利技术实施例一中基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享系统架构结构图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术提出的总体思路：根据负载中需求到来情况和已购实例数目，判断预留实例是否存在浪费状态，通过实例分时共享决策动态地改变预留实例数目；对于前一个预留有效周期中实例使用率较低，存在预留实例处于浪费状态的情况，通过实例共享方式减少预留实例数目，收回部分成本，使得服务成本达到最优；对于前一个预留有效期中实例使用率较高，不存在实例处于浪费状态的情况，通过维持当前实例数目，以保留实例的方式，控制服务成本，使得服务成本达到最优。从而在需求未知的基础上，动态实时的判断实例浪费本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法，其特征在于，包括以下步骤：任务运行过程中，接收实时采样得到的负载数据，所述负载数据包括用户需求到来数据、实例购买数据和可提供服务实例数据；对于每个预购的实例，根据所述实例分别在分时共享和保留两种情况下成本和实例使用率，判断所述实例是否存在浪费：若判定为不存在浪费，保持此实例预留状态；若判定为存在浪费，根据各实例在前一个预留有效期内的使用率，得到实例分时共享策略，应用于下一个预留有效期。

【技术特征摘要】
1.一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法，其特征在于，包括以下步骤：任务运行过程中，接收实时采样得到的负载数据，所述负载数据包括用户需求到来数据、实例购买数据和可提供服务实例数据；对于每个预购的实例，根据所述实例分别在分时共享和保留两种情况下成本和实例使用率，判断所述实例是否存在浪费：若判定为不存在浪费，保持此实例预留状态；若判定为存在浪费，根据各实例在前一个预留有效期内的使用率，得到实例分时共享策略，应用于下一个预留有效期。2.如权利要求1所述的一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法，其特征在于，所述判断所述实例是否存在浪费包括：对于每个预购的实例，计算实例在分时共享和保留两种决策下所各自产生的总花费保持相等时的实例使用率，作为参考值；若该实例在前一个预留有效期的使用率小于该参考值，则该实例存在浪费状态。3.如权利要求2所述的一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法，其特征在于，所述参考值u满足以下公式：R+α*p*T＝R-a*R+p*u其中，R代表预留实例预付费用，p代表按需实例单价，α为公共云系统为预留实例提供的后续小时费率的折扣，T代表预留实例有效期限，a代表用户共享预留实例所提供的折扣。4.如权利要求1所述的一种基于IaaS的不确定性需求服务预购实例分时共享方法，其特征在于，所述得到实例共享策略包括：任务运行过程中，重复执行以下操作：对于当前时刻，获取前一个有效期内的预留实例序列、需求序列和活跃实例序列；对于所述前一个有效期内的每个时刻，若该时刻的需求量小于活跃实例数，则该时刻存在一个实例处于空闲状态，得到所述前一个预留有效期内的预留实例空闲时长；根据预留有效期期限和空闲时长，得到预留实例为需求提供服务的时长...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丽，杨盛淞，刘士军，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37