[发明专利]一种云计算环境下基于用户需求时变特性的资源整合方法

说明书

本发明属于云数据处理技术领域，公开了一种云计算环境下基于用户需求时变特性的资源整合方法；采用时隙的模型对用户的时变资源需求建模；持续检测在一定时间窗内到达的多个用户请求；根据用户请求的资源需求量将用户请求进行降序排列，确定执行匹配操作的基准虚拟机；计算其他所有用户请求的虚拟机与基准虚拟机之间的相关系数，将相关系数最小的虚拟机与基准虚拟机匹配；根据当前物理机集合的资源剩余情况，继续进行匹配操作，直至整合后的虚拟机需求波动变大或是超出物理机剩余资源量，则停止匹配操作；将未能匹配整合成功的虚拟机单独放置于物理机中。本发明利用用户请求资源的时变特性；实现提升物理机资源利用率和减小利用率波动的目的。

技术领域

本发明属于云数据处理技术领域，尤其涉及一种云计算环境下基于用户需求时变特性的资源整合方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：云计算作为一种IT基础设施的交付和使用模式可以使用户便捷地从云数据中心中获得所需资源。云数据中心包含了大量的服务器、网络交换设备、操作系统以及各类应用，它使得用户的基于云计算的大规模且多样化的应用得以实现。云数据中心采用虚拟化技术将底层资源(计算资源、存储资源等)虚拟化为不同的类型的资源池，从服务提供者的角度看，这种“即付即用”的租用资源模式不过是从各类型资源池中获取部分资源，这种便利使用户可以将更多精力放在如何改进或创新应用的功能，而不必担心管理物理资源所带来的困扰，但从基础设施提供者角度看，则要根据用户的请求资源量，高效地将虚拟化资源池中的用户需求分配在有限且固化的物理机集合中，从而达到最大化的物理机资源利用、最小化能耗或是最大化收益等目标，但同时实现多个目标是困难的，所以需要在几个目标中有所折衷。由于充分利用有限的资源可以为更多用户服务从而带来更多的收益，并且可在能源消耗上有所收益，因此底层资源利用率的提升是业内所关注的，主要考虑影响物理机性能的CPU资源的使用。但是，现有对资源分配的技术仍存在问题：在云数据中心，用户的大规模、多样化的应用需求可被分解为一个或者多个任务(以下内容中任务称作为虚拟机)并行执行开始时间相同或是不同，并且每个虚拟机所需的资源需要分布在不同的物理机上。但大多数虚拟机放置问题研究中，多考虑动态的虚拟机迁移以充分利用底层资源并关闭那些没有分配用户需求的物理机以整合资源降低能耗。由于迁移的操作是在放置资源结束后进行的，这样的资源管理方法无法避免一开始放置结果所带来的一些的问题，如资源分布不均、部分用户请求由于资源不足而无法被接受等，则需要通过多次虚拟机的迁移对物理机资源进行整合，降低了网络的稳定性。除此之外，为了在用户请求的生存时间上始终满足其需求，大多数的分配资源策略并不考虑各个虚拟机在整个生存时间上资源需求随时间的变化，仅是静态的资源需求的放置方式。但考虑到属于同一用户请求的虚拟机所需资源量在其生存时间内可以是动态变化，这种静态的资源分配方法必然会带来资源利用的不充分，导致在物理机总可用资源量满足用户请求的情况下，部分用户请求资源却因单个物理机剩余可用资源不足以满足用户需求而被拒绝。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前对于解决虚拟机放置问题时忽略了用户资源需求的时变特性，造成物理机资源利用的不充分和不平衡，从长期看，不充分和不平衡的物理机资源利用会导致网络中物理机处于重负载或轻负载，从而产生部分物理机变为热点而带来的能耗增加或低资源利用率带来的底层网络收益降低的问题。

解决上述技术问题的难度和意义：通过解决以上两点问题，首先可以对用户的需求建模为时隙模型，可以更加精确地反映用户在其生存时间上时变的资源需求；其次利用资源需求的时变特性，在对它们做放置操作之前，将时变资源需求相关性弱的虚拟机优先做资源的匹配整合操作，从时间维度上充分利用物理机的空闲资源。但并不是所有的虚拟机均可成功匹配整合，所以未能成功匹配整合的虚拟机将被单独放置，在最大程度地提升物理机的资源利用率和提升用户请求接受率上作出折衷。除此之外，从时间维度上看，有匹配的整合资源方式可以实现更加平稳的资源利用，减少了物理机集合产生热点的风险。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种云计算环境下基于用户需求时变特性的资源整合方法。