[发明专利]面向广域分布云系统公平的多任务虚拟机分配方法

说明书

本发明公开了一种面向广域分布云系统公平的多任务虚拟机分配方法，包括：S1：计算任务提交到云系统，云系统估算它们的虚拟机需求；S2：将所有任务降序排序并加入队列；S3：选择队列中估值大的任务，估算每一节点若作为该任务的初始节点可能产生最终的通讯消耗；S4：将该任务分配给估值最小的节点，并将该任务移出队列；S5：判断是否所有任务都分配了一个初始节点，是则执行S6否则返回S3；S6：对于每一个未满足虚拟机需求的任务遍历系统中可用节点，计算直径虚拟机比；S7：将比值最小的任务分配到对应的节点上；S8：判断是否完成所有任务的分配，是则结束分配否则返回执行S7。本发明不仅能获得更低的系统通讯消耗，还能保证云系统的高公平性。

技术领域

本发明涉及云计算的研究领域，特别涉及一种面向广域分布云系统公平的多任务虚拟机分配方法。

背景技术

云计算（英语：Cloud Computing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。云环境中分散着数量巨大并且异构的资源，云计算就是要解决如何高效安全的管理和共享接入云的各种资源。在云环境中，不仅资源的地理位置分布广泛，甚至属于不同的自治系统，而且资源往往具有异构性、动态性，如何有效分配计算资源是决定整个云性能、效率的关键问题。因此，随着云计算技术的日益普及，有效的云资源分配模型和算法将成为高效利用这些资源的关键。

由于数据分布的离散性，一个任务将可能在需要多个节点协作完成（如Map-Reduce和多层次Web服务），当虚拟机之间的通讯量很大时，若虚拟机之间的物理距离很长，将长时间占用并消耗巨大的网络资源，这并不符合资源高效应用的理念。因此在一个资源分布很广的云系统中，降低分配给同一任务的节点间的通讯耗时将带来巨大的利润。

此外为了保证云系统用户间的服务公平性，任务执行的时间应该与任务规模成正比，即大任务执行时间长，小任务执行时间短。具有高服务公平性是成熟云系统的重要标志。

目前尚未有针对广域分布云系统的多任务虚拟机分配方案，通用的做法是通过不断执行单任务虚拟机分配方法来满足多任务分配。单任务虚拟机分配方案通过减小被分配的虚拟机之间的最大路径长度（即直径）来减少节点之间的通讯消耗，提升系统性能。简要的技术路线如下：遍历系统中每个节点，分别计算出满足虚拟机需求的星型拓扑的直径，最后将任务分配给直径最小的拓扑。

然而上述方法在多任务条件下存在一定的问题：

（1）由于云系统的异构特性，每个节点的网络状况良莠不齐，首先进行分配的任务将优先占用更好的系统资源，在分配后期，任务将只能分配到网络状况并不良好的节点，造成巨大的通讯消耗。虽然满足了单任务的最优，但是不能保证，并且可能破坏全局最优。

（2）由于先分配的任务将占有更加优质的系统资源，可能造成先分配的大任务执行时间要早于后分配的小任务。这将大大降低系统的公平性。因为任务的大小与其执行时间不成比例。

分析上述两大缺陷，任务的分配顺序是主要原因。由于任务是按一定的顺序分配的，而云系统的异构性又决定了后分配的任务将得到较差的系统资源，大大影响系统性能。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种面向广域分布云系统公平的多任务虚拟机分配方法，该方法能够获得一个更低的系统通讯消耗并能够保证云系统的高公平性。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

面向广域分布云系统公平的多任务虚拟机分配方法，其包括下述步骤：

S1：计算任务提交到云系统，云系统估算它们的虚拟机需求；

S2：按照估算好的虚拟机需求将所有任务降序排序并加入队列；

S3：选择队列中估值大的任务，对每个节点估算该任务若以该节点作为初始节点可能产生最终的通讯消耗；