一種基于虛擬機(jī)預(yù)分割的負(fù)載均衡方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于虛擬機(jī)任務(wù)預(yù)分割的負(fù)載均衡方法與裝置，包括：(1)初始化虛擬機(jī)任務(wù)、物理機(jī)資源；(2)根據(jù)虛擬機(jī)任務(wù)信息，計(jì)算完工時(shí)間(makespan)和容量_完工時(shí)間(capacity_makespan)；(3)計(jì)算優(yōu)化值P0和每個(gè)任務(wù)的分割長(zhǎng)度；(4)分割后的新的任務(wù)序列；(5)依次將任務(wù)分配到capacity_makespan最小且容量足夠的物理機(jī)上；(6)計(jì)算各個(gè)指標(biāo)，更新資源狀態(tài)信息并對(duì)物理機(jī)資源進(jìn)行升序排序(按照capacity_makespan)，在與知名的LPT方法、目前業(yè)界廣泛采用的先分配再遷移方法，以及其他幾種常用方法的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人提出的方法和裝置具有以下突出優(yōu)勢(shì)：(1)負(fù)載均衡效果優(yōu)于傳統(tǒng)調(diào)度方法；(2)預(yù)先分割任務(wù)方式能降低遷移造成的影響；(3)系統(tǒng)響應(yīng)速度快。
【專利說(shuō)明】一種基于虛擬機(jī)預(yù)分割的負(fù)載均衡方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)中的云計(jì)算領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心負(fù)載均衡的方法、裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著云計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來(lái)越大，云服務(wù)提供商需要保證數(shù)據(jù)中心的服務(wù)性能和資源可靠性，達(dá)到這一目標(biāo)的重要途徑，就是通過(guò)負(fù)載均衡策略。
[0003]傳統(tǒng)的離線負(fù)載均衡策略中，并沒(méi)有考慮任務(wù)的遷移，著名的傳統(tǒng)調(diào)度方法是LPT (Longest Processing Time first)方法,它能達(dá)到的算法近似比為4/3 (LPT方法的最壞情況與最優(yōu)方法之間的比值)。而隨著技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)虛擬化技術(shù)，遷移的思想得到了應(yīng)用，并在負(fù)載均衡和交通管制中成為了流行的解決方案。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，針對(duì)虛擬機(jī)預(yù)定業(yè)務(wù)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)已有技術(shù)中存在如下問(wèn)題:通過(guò)先分配再遷移的策略，大多數(shù)時(shí)候仍難以達(dá)到預(yù)定的均衡效果，并且遷移的時(shí)間開銷可能很長(zhǎng)?？紤]到這些，發(fā)明人提出了一種任務(wù)預(yù)分割的策略；通過(guò)設(shè)置每個(gè)任務(wù)處理時(shí)間和需求容量的上限，并據(jù)此對(duì)任務(wù)做預(yù)分割處理，再通過(guò)調(diào)度分配，達(dá)到預(yù)定的負(fù)載均衡效果；采用創(chuàng)新的預(yù)先分割任務(wù)方式能預(yù)先做好準(zhǔn)備以便最大限度地降低遷移可能造成的業(yè)務(wù)中斷的影響；系統(tǒng)響應(yīng)速度極快，與任務(wù)數(shù)量成線性復(fù)雜度，能高效支持云數(shù)據(jù)中心大規(guī)模任務(wù)調(diào)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下:
[0006]技術(shù)方案內(nèi)容具體體現(xiàn)在一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心負(fù)載均衡的方法，該方法是一個(gè)負(fù)載均衡方法，能夠很好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的負(fù)載均衡，該方法由調(diào)度中心執(zhí)行。為了實(shí)現(xiàn)該負(fù)載均衡方法，本發(fā)明先對(duì)方法的關(guān)鍵因素進(jìn)行說(shuō)明:
[0007]對(duì)于一組虛擬機(jī)預(yù)約任務(wù)，考慮有數(shù)據(jù)中心有m臺(tái)物理機(jī)可提供資源，并用OPT表示J個(gè)虛擬機(jī)預(yù)約任務(wù)完成調(diào)度后的最優(yōu)解，則有以下定義:
[0008]物理機(jī)i 上的 capacity_makespan 定義為:
[0009]在任意的虛擬機(jī)任務(wù)和物理機(jī)的調(diào)度分配過(guò)程中，使用A (i)表示分配在物理機(jī)i上的一組任務(wù)。在這種分配情形下，物理機(jī)i上總的負(fù)載為每個(gè)虛擬機(jī)任務(wù)請(qǐng)求的容量與其持續(xù)時(shí)間的乘積之和，即capacity_makespan (縮寫為CM),即
[0010]CMi= Σ jeA⑴djtj (公式 I)
[0011]dj表示虛擬機(jī)j從物理機(jī)上所需的容量，tj表示虛擬機(jī)j的持續(xù)時(shí)間。而負(fù)載均衡的優(yōu)化目標(biāo)則在于最小化所有物理機(jī)上的最大capacity_makespan
[0012]另外還有定義:[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)基于虛擬機(jī)任務(wù)預(yù)分割的負(fù)載均衡方法與裝置，其特征在于: 針對(duì)預(yù)定虛擬機(jī)任務(wù)，進(jìn)行一次調(diào)度時(shí)，首先將請(qǐng)求隊(duì)列中的虛擬機(jī)任務(wù)請(qǐng)求按照本專利提出的預(yù)分割公式(2)進(jìn)行任務(wù)分割，然后將任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)取出，使用最小capacity_makespan優(yōu)先的方式將任務(wù)分配到最符合要求的物理機(jī)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)度方法，預(yù)分割負(fù)載均衡調(diào)度方法的近似比為1+e，其中€ = P該k值由預(yù)先確定的系統(tǒng)負(fù)載均衡目標(biāo)確定，在負(fù)載均衡效果上優(yōu)于傳統(tǒng)方法，優(yōu)于傳統(tǒng)離線方法Longest Processing Time (LPT),優(yōu)于當(dāng)前業(yè)界廣泛采用的先分配后遷移的方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，本方案中提及的指標(biāo)capacity_makespan具有如下特征: 不僅考慮所需資源的大小，還考慮資源占用的時(shí)間跨度，綜合這兩個(gè)因素來(lái)判斷數(shù)據(jù)中心物理機(jī)負(fù)載的高低，本專利將該值的計(jì)算方式定義為占用的CPU大小乘以占用的時(shí)間長(zhǎng)度；基于CPU容量需求和任務(wù)的執(zhí)行(處理)時(shí)間確定capacity_makespan,這是本專利的一個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新，結(jié)合這兩個(gè)因素使得系統(tǒng)的負(fù)載更加均衡，在公開文獻(xiàn)中未發(fā)現(xiàn)將請(qǐng)求容量(簡(jiǎn)化為CPU)和任務(wù)處理時(shí)間之積綜合起來(lái)考慮的方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)分割方法，預(yù)分割方法響應(yīng)時(shí)間極快，算法復(fù)雜度為O(nlogm),其中η為虛擬機(jī)任務(wù)的數(shù)量,m為物理機(jī)數(shù)量: 物理機(jī)隊(duì)列的采用優(yōu)先級(jí)隊(duì)列進(jìn)行排序(CM值越低，優(yōu)先級(jí)越高)，對(duì)m個(gè)物理機(jī)首次排序所需的算法時(shí)間為O (m)，之后隊(duì)列的插入和變換操作需要O (1gm)，對(duì)于η個(gè)虛擬機(jī)任務(wù)而言，總的預(yù)分割方法的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogm)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的負(fù)載均衡方法，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心之間負(fù)載均衡的裝置，其特征在于: 該裝置分為如下幾個(gè)模塊:任務(wù)配置和提交模塊、調(diào)度結(jié)果模塊，調(diào)度結(jié)果對(duì)比模塊，任務(wù)代理模塊，任務(wù)生成模塊，任務(wù)分配模塊，數(shù)據(jù)中心調(diào)度模塊，資源管理模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載均衡方法，應(yīng)用該方法的應(yīng)用場(chǎng)景可以為基于Web的場(chǎng)景，用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)提交任務(wù)，并接受反饋信息。
【文檔編號(hào)】G06F9/50GK103970612SQ201410188636
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】田文洪, 徐敏賢 申請(qǐng)人:田文洪, 徐敏賢