一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，属于云计算和数据中心资源管理领域；构建了一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配框架，该框架通过虚拟机预部署的方式实现了虚拟机部署离线优化和虚拟机部署在线决策的有机结合；其次，基于该框架设计在线虚拟资源分配流程，以实现快速的虚拟资源分配，同时通过优先使用预部署的虚拟机完成资源分配来提高资源分配后的数据中心物理资源利用率；既能通过虚拟机在线部署实现对虚拟机请求的快速响应，又能对虚拟机部署进行离线的资源优化，从而提高云数据中心物理资源利用率。

An online virtual resource allocation method based on virtual machine pre deployment

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法
本专利技术涉及一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，属于云计算和数据中心资源管理领域。
技术介绍
在云环境下，数据中心的计算资源通常被虚拟成不同类型的虚拟机，并提供给用户执行具有不同资源需求的计算任务。不同类型的虚拟机具有不同的资源配置(如AmazonEC2所提供的“m3.large”类型虚拟机配置有2个CPU和7.5G内存容量)。用户可以根据其所需执行计算任务的具体资源需求提交资源分配请求以获取指定类型的虚拟机实例，进而实现计算任务在虚拟机实例中的执行。当用户提交资源分配请求时，相应类型的虚拟机实例需要被实际部署在物理机中并提供给用户以响应用户的资源分配请求，这一过程称之为虚拟资源分配。在当前的云环境下，虚拟资源分配需要实现在线的虚拟机部署以快速响应用户提交的虚拟资源分配请求，确保虚拟机能被快速及时的部署并提供给用户，从而保证用户进行资源请求时的用户体验。除此之外，当前云数据中心面临着大规模的虚拟资源分配请求，通常需要同时部署成百上千的异构类型的虚拟机实例；因此，在进行虚拟资源分配时，大规模异构虚拟机分配请求所对应的虚拟机需要被合理的部署到物理机中，以提高物理机的资源利用率。当前进行虚拟资源分配的相关技术通常分为在线方法和离线方法。相关技术中的在线方法虽然能够实现在线的虚拟机部署，但是这些方法由于无法基于离线信息对虚拟机部署进行优化，会导致资源分配后系统资源利用低的问题。另一部分关注于离线方法的资源分配技术通常只考虑了静态的虚拟机部署问题，其无法及时响应在线产生的虚拟机分配请求；此外这些方法通常将虚拟机部署问题建模成装箱问题进行求解，当面对大规模的异构虚拟机部署问题时，这种建模方式会导致问题复杂度过高，难以求解的问题。因此针对用户动态提交的虚拟资源分配请求，如何进行在线虚拟资源分配，在快速响应大规模异构虚拟机分配请求的同时，提高数据中心物理资源利用率，进而实现资源分配优化是本专利技术所要解决的主要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，通过虚拟机预部署的方式实现了虚拟机部署离线优化和虚拟机部署在线决策的有机结合，既能通过虚拟机在线部署实现对虚拟机请求的快速响应，又能对虚拟机部署进行离线的资源优化，从而提高云数据中心物理资源利用率。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：所述分配方法首先，构建了一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配框架，该框架通过虚拟机预部署的方式实现了虚拟机部署离线优化和虚拟机部署在线决策的有机结合；其次，基于该框架设计在线虚拟资源分配流程，以实现快速的虚拟资源分配，同时通过优先使用预部署的虚拟机完成资源分配来提高资源分配后的数据中心物理资源利用率；然后，基于上述框架和流程，设计了一种基于排队论模型确定资源分配框架下最优虚拟机预部署规模的方法，通过合理的确定离线优化的规模来提高离线资源分配优化效果；最后，构建了离线优化中虚拟机预部署方案优化问题的数学模型，有效降低了虚拟机预部署优化问题在大规模环境下的求解复杂度，并对该问题进行求解，最终通过异构虚拟机在物理机中的合理部署以提高物理资源利用率；具体包括以下步骤：步骤1、构建基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配框架；步骤2、基于步骤1所构建的框架设计在线虚拟资源分配流程；步骤3、基于步骤1和步骤2所建立的框架及流程，利用排队论模型确定最优的虚拟机预部署规模，从而提高基于虚拟机预部署的离线资源分配优化效果；步骤4、根据步骤3所确定的虚拟机预部署规模，确定最优的虚拟机部署方案，以提高虚拟机部署后的物理资源利用率。作为优选，所述步骤1中的在线虚拟资源分配框架分为静态和动态两部分；在静态部分，通过虚拟机的静态预部署对虚拟机在物理机中的部署进行离线优化，从而提高物理机的资源利用率；在动态部分，根据资源分配请求的动态到达进行虚拟机的在线动态部署，从而实现对资源分配请求的快速响应；该在线虚拟资源分配框架一方面实现了对动态到达资源请求的在线资源分配；另一方面也通过对预部署虚拟机的优化实现了对资源分配的离线优化。作为优选，所述步骤2中的在线虚拟资源分配流程包括以下步骤：步骤201、确定响应当前到达虚拟资源分配请求所需的虚拟机类型；步骤202、针对资源分配请求对应的虚拟机类型，如果系统中存在可分配的已部署该类型虚拟机，则为该资源分配请求分配相应的虚拟机，从而完成虚拟资源分配；步骤203、如果系统当前不存在可分配的已部署该类型虚拟机，则动态部署一个该类型的虚拟机，并为当前资源分配请求分配该虚拟机，从而完成虚拟资源分配。作为优选，所述步骤3中确定最优虚拟机预部署规模的方法包括以下步骤：步骤301、对资源分配请求的动态到达情况进行统计分析，并以此为基础对各类型虚拟机的部署需求量进行建模；步骤302、基于排队论构建预部署规模优化模型，确定预部署虚拟机规模和预部署虚拟机使用率间的函数关系；步骤303、根据步骤302中所确定的函数关系，利用二分查找方法确定最优的虚拟机预部署规模。作为优选，所述步骤4中包括以下步骤：步骤401、根据权利要求4所述步骤303中所确定的最优虚拟机预部署规模确定所需预部署的各类型虚拟机数量；步骤402、构建虚拟机预部署方案优化问题的数学模型；步骤403、根据步骤401确定的所需预部署的各类型虚拟机数量对步骤402中优化问题的数学模型进行求解，确定最终的虚拟机部署方案。本专利技术提供的基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，相比较现有技术，具有如下优势：1.通过虚拟机预部署的方式实现了虚拟机部署离线优化和虚拟机部署在线决策的有机结合，既能通过虚拟机在线部署实现对虚拟机请求的快速响应，又能对虚拟机部署进行离线的资源优化，从而提高系统资源利用率。2.在虚拟资源分配中基于虚拟机类型引入了“虚拟机部署模式”的概念。以“虚拟机部署模式”为基础对大规模虚拟机部署优化问题进行问题建模能有效降低优化问题的求解规模，从而提高优化问题的求解效率。3.采用了基于延迟列生成方法的单纯形法对虚拟机部署优化问题进行求解，求解过程简单有效，优化效果好，可以适用于大规模的数据中心环境。4.在在线虚拟资源分配中将在线方法和离线方法进行有机结合，为有效解决云计算数据中心的动态资源管理问题提供了新思路。附图表说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图图1为不同虚拟机部署方案的资源分配优化效果。图2为数据中心中虚拟机部署负载的动态和静态部分划分(虚线上方为动态区域，虚线下方为静态区域)(横向是时间(小时)；竖向是数据中心虚拟机数目)。图3为基于虚拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，其特征在于：所述分配方法首先，构建了一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配框架，该框架通过虚拟机预部署的方式实现了虚拟机部署离线优化和虚拟机部署在线决策的有机结合；其次，基于该框架设计在线虚拟资源分配流程，以实现快速的虚拟资源分配，同时通过优先使用预部署的虚拟机完成资源分配来提高资源分配后的数据中心物理资源利用率；然后，基于上述框架和流程，设计了一种基于排队论模型确定资源分配框架下最优虚拟机预部署规模的方法，通过合理的确定离线优化的规模来提高离线资源分配优化效果；最后，构建了离线优化中虚拟机预部署方案优化问题的数学模型，有效降低了虚拟机预部署优化问题在大规模环境下的求解复杂度，并对该问题进行求解，最终通过异构虚拟机在物理机中的合理部署以提高物理资源利用率；/n具体包括以下步骤：/n(步骤1)、构建基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配框架；/n(步骤2)、基于(步骤1)所构建的框架设计在线虚拟资源分配流程；/n(步骤3)、基于(步骤1)和(步骤2)所建立的框架及流程，利用排队论模型确定最优的虚拟机预部署规模，从而提高基于虚拟机预部署的离线资源分配优化效果；/n(步骤4)、根据(步骤3)所确定的虚拟机预部署规模，确定最优的虚拟机部署方案，以提高虚拟机部署后的物理资源利用率。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，其特征在于：所述分配方法首先，构建了一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配框架，该框架通过虚拟机预部署的方式实现了虚拟机部署离线优化和虚拟机部署在线决策的有机结合；其次，基于该框架设计在线虚拟资源分配流程，以实现快速的虚拟资源分配，同时通过优先使用预部署的虚拟机完成资源分配来提高资源分配后的数据中心物理资源利用率；然后，基于上述框架和流程，设计了一种基于排队论模型确定资源分配框架下最优虚拟机预部署规模的方法，通过合理的确定离线优化的规模来提高离线资源分配优化效果；最后，构建了离线优化中虚拟机预部署方案优化问题的数学模型，有效降低了虚拟机预部署优化问题在大规模环境下的求解复杂度，并对该问题进行求解，最终通过异构虚拟机在物理机中的合理部署以提高物理资源利用率；
具体包括以下步骤：
(步骤1)、构建基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配框架；
(步骤2)、基于(步骤1)所构建的框架设计在线虚拟资源分配流程；
(步骤3)、基于(步骤1)和(步骤2)所建立的框架及流程，利用排队论模型确定最优的虚拟机预部署规模，从而提高基于虚拟机预部署的离线资源分配优化效果；
(步骤4)、根据(步骤3)所确定的虚拟机预部署规模，确定最优的虚拟机部署方案，以提高虚拟机部署后的物理资源利用率。


2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，其特征在于：所述(步骤1)中的在线虚拟资源分配框架分为静态和动态两部分；在静态部分，通过虚拟机的静态预部署对虚拟机在物理机中的部署进行离线优化，从而提高物理机的资源利用率；在动态部分，根据资源分配请求的动态到达进行虚拟机的在线动态部署，从而实现对资源分配请求的快速响应；该在线虚拟资源分配框架一方面实现了对动态到达资源请求的在线资源分配；另一方面也通过对预部署虚拟机的优化实现了对资源分配的离线优化。


3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟机预部署的在线虚拟资源分配方法，其特征在于：所述(步骤2)中的在线虚拟资源分配流程包括以下步骤：
(步骤201)、确定响应当前到达虚拟资源分配请求所需的虚拟机类型；
(步骤202)、针对资源分配请求对应的虚拟机类型，如果系统中存在可分配的已部署该类型虚拟机，则为该资源分配请求分配相应的虚拟机，从而完成虚拟资源分配；
(步骤203)、如果系统当前不存在可分配的已部署...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳柳卿，
申请(专利权)人：南京奥工信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32