基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法技术

本发明专利技术公开一种基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法，包括：输入物理机和待迁移的虚拟机列表；将虚拟机列表按CPU利用率降序排序，将物理机列表按能效降序排序；基于排序后的物理机和虚拟机的列表，判断物理机的CPU、内存和带宽资源是否满足可支配资源多于虚拟机的请求资源的条件，如果满足该条件且物理机的状态、物理机被虚拟机放置的位置没有过载，则执行下一步；计算物理机占用的虚拟机剩余资源与负载均衡资源之间的距离，将距离最短的物理机作为最终的迁移目的物理机。本发明专利技术有利于节约能源和减少违反服务水平协议的比例。水平协议的比例。水平协议的比例。

【技术实现步骤摘要】
基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法


[0001]本专利技术涉及动态虚拟机整合
，尤其涉及基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法。

技术介绍

[0002]随着互联网的快速发展，为满足用户所需的计算、网络、存储、平台和应用服务，云计算已逐步得到广泛应用，同时可扩展和弹性的云服务可以满足用户的实时需求。虚拟化技术的应用使得多个租户可以共享物理资源。同时，随着云租户的迅速增加，多个物理服务器的低利用率最终使云数据中心产生了大量的能源消耗和温室气体。根据亚马逊的估计，一个数据中心42％的运营成本来自其能源消耗。高能耗源于云基础设施中使用的大量计算资源以及这些低能效资源。由于其增加了其总成本，因此对云供应商而言是一个巨大的威胁。动态虚拟机整合是近年来的一个热点，它是一种减少云数据中心的能耗的有效方法。在整合的过程中，旨在通过将多个虚拟机从低利用率的PM迁移到高利用率的PM，同时保证服务质量(Qos)，然后将低利用率的活跃PM切换到空闲状态，从而降低能耗。
[0003]虚拟机放置(VMP)是虚拟机整合的一个重要组成部分，对提高云计算数据中心的生产力有重大影响。VMP的可执行解决方案为解决云数据中心的资源浪费、额外迁移和能源消耗等问题提供了一种新的方法。大多数工作将VMP视为一个多维的装箱问题，常见的解决方案是尽可能地将几乎所有的虚拟机放置在多维资源的PM上，从而提高整个数据中心的资源利用率，但忽略了虚拟机对同一PM的物理资源(CPU、RAM、BW)的竞争和放置在高资源利用率的PM上对虚拟机工作性能的影响。更详细地说，如果一个PM的资源利用率较低，放在该PM上的虚拟机的性能几乎不受影响。但是，如果虚拟机放在资源利用率高的 PM上，虚拟机的性能就会下降。因此，保持云数据中心的虚拟机的高工作状态，并在一定程度上提高PM的资源利用率是至关重要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对在虚拟机的放置过程中，大量的工作只是对传统的算法PABFD 的应用，只考虑虚拟机放置在物理机上前后的能量消耗，尽可能减少放置虚拟机产生的能源消耗，但忽略了数据中心中虚拟机对高资源利用率的主机的资源抢占而导致的虚拟机工作性能下降的问题，提出一种基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法，包括：
[0007]步骤1：输入物理机和待迁移的虚拟机列表；
[0008]步骤2：将虚拟机列表按CPU利用率降序排序，将物理机列表按能效降序排序；
[0009]步骤3：基于排序后的物理机和虚拟机的列表，判断物理机的CPU、内存和带宽资源
是否满足可支配资源多于虚拟机的请求资源的条件，如果满足该条件且物理机的状态、物理机被虚拟机放置的位置没有过载，则执行步骤4；
[0010]步骤4：计算物理机占用的虚拟机剩余资源与负载均衡资源之间的距离，将距离最短的物理机作为最终的迁移目的物理机。
[0011]进一步地，所述步骤4包括：
[0012]在三维空间中，用平面N表示等分物理机的资源，用平面M表示虚拟机的请求资源，其中，N由O、E、F、D四点组成，坐标分别为(0,0,0)、(0,1,0)、(1,1,1)、 (1,0,1)；M由A、B、C三点组成，坐标分别为坐标分别为其中表示虚拟机v
j
的CPU请求资源所占物理机p
i
的比例，表示虚拟机v
j
的带宽请求资源所占物理机p
i
的比例，表示虚拟机v
j
的Ram请求资源所占物理机p
i
的比例；
[0013]假设平面M的法向量为假设平面M的法向量为的求解过程如下：
[0014][0015]平面N的法向量为N的法向量为的求解过程如下：
[0016][0017]法向量与的夹角为：
[0018][0019]用cosα表征计算物理机占用的虚拟机剩余资源与负载均衡资源之间的距离；
[0020]服务水平协议SLA定义如下：
[0021][0022]约束条件为：
[0023][0024][0025]其中表示第j个虚拟机请求分配的CPU资源，表示能给第j个虚拟机分配的CPU资源，xij表示第j个虚拟机和第i个物理机之间的映射关系，表示第i个物理机的最大CPU容量，表示能给第j个虚拟机的分配内存资源，表示第i个物理机的最大内存容量，m表示待迁移虚拟机总个数；
[0026]按照如下方式求解距离最短的物理机：
[0027]Minmizecosα
ꢀꢀ
(20)
[0028]Minmize：E
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0029]Minmize：SLA
ꢀꢀꢀꢀ
(22)
[0030]其中E表示总能耗。
[0031]进一步地，按照如下方式计算第j个虚拟机和第i个物理机之间的映射关系：
[0032][0033]其中v
j
表示第j个虚拟机，j∈<1,...,m>；p
i
表示第i个物理机，i∈<1,...,n>， n表示活动状态物理机总个数。
[0034]进一步地，按照如下方式计算总能耗E：
[0035][0036][0037][0038]其中，P(u
i
)表示物理机p
i
的功耗，表示物理机p
i
0％的CPU利用率时的最小待机功率，表示物理机p
i 100％的CPU利用率时的最大功率，表示物理机p
i
的CPU利用率，表示物理机p
i
产生的能耗，P(u
i
(t))表示t时刻的物理机p
i
的功耗，t1,t2表示任意两个时间节点，t2大于t1。
[0039]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0040]为了使放置虚拟机的方式更加平衡，本专利技术引入整体资源(CPU、内存、带宽)之间的距离来评估其平衡性。本专利技术在保证服务质量的前提下，减少云数据中心的能源消耗和迁移次数，同时考虑到PM的高资源利用率对虚拟机性能下降的影响，该方法有利于节约能源和减少违反服务水平协议的比例。
[0041]与BCAVMP算法相比，所提出的方法能够使云数据中心的能耗、迁移次数、 SLAV、ESV分别平均降低3.50％、9.40％、78.40％和79.91％。
附图说明
[0042]图1为本专利技术实施例一种基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法的流程图；
[0043]图2为本专利技术实施例的系统架构图；
[0044]图3为本专利技术实施例被迁移的虚拟机所占用的总体资源(CPU、RAM、BW) 的百分比示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法，其特征在于，包括：步骤1：输入物理机和待迁移的虚拟机列表；步骤2：将虚拟机列表按CPU利用率降序排序，将物理机列表按能效降序排序；步骤3：基于排序后的物理机和虚拟机的列表，判断物理机的CPU、内存和带宽资源是否满足可支配资源多于虚拟机的请求资源的条件，如果满足该条件且物理机的状态、物理机被虚拟机放置的位置没有过载，则执行步骤4；步骤4：计算物理机占用的虚拟机剩余资源与负载均衡资源之间的距离，将距离最短的物理机作为最终的迁移目的物理机。2.根据权利要求1所述的基于云计算平台的考虑物理资源竞争的虚拟机负载均衡放置方法，其特征在于，所述步骤4包括：在三维空间中，用平面N表示等分物理机的资源，用平面M表示虚拟机的请求资源，其中，N由O、E、F、D四点组成，坐标分别为(0,0,0)、(0,1,0)、(1,1,1)、(1,0,1)；M由A、B、C三点组成，坐标分别为坐标分别为其中表示虚拟机v
j
的CPU请求资源所占物理机p
i
的比例，表示虚拟机v
j
的带宽请求资源所占物理机p
i
的比例，表示虚拟机v
j
的Ram请求资源所占物理机p
i
的比例；假设平面M的法向量为的求解过程如下：平面N的法向量为的求解过程如下：法向量与的夹角为：用cosα表征计算物理机占用的虚拟机剩余资源与负载均衡资源之间的距离；服务水平协议SLA定义如下：约束条件为：约束条件为：
其中表示第j个虚拟机请求分配的CPU资源，表示能给第j个虚拟机分配的CPU资源，x
ij
...

【专利技术属性】
技术研发人员：于俊洋，王锦江，谷航宇，宋亚林，翟瑞，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：