[发明专利]分布式云中基于聚类的时延带宽极小化虚拟机部署方法

权利要求书

1.一种分布式云计算中基于聚类的时延带宽极小化虚拟机部署方法，所述方法包括：

目标数据中心选择步骤，选择出目标数据中心DC，保证DC之间的最长通信距离尽可能的小；

虚拟机分组步骤，根据虚拟机VM的通信量，对VM进行分组，保证DC间的通信带宽消耗尽可能的少；

其中，所述目标数据中心选择步骤基于密度聚类的DC直径最小选择CBMinDia算法，所述CBMinDia算法包括(1)选择任意一个顶点，并将以它为中心的最小可行子图的半径作为初始半径ε；给定一个可行子图，如果其任何一个子图不再可行，这个子图被称之为最小可行子图；给定一个顶点，如果该顶点和它最近的邻居组成一个子图，而且此子图的顶点能容纳至少m个vCPU及其对应的VM，则这个子图被称之为以该顶点为中心的可行子图；

(2)判断每个顶点是否是关于(ε,m)的核心对象并进行标注，其中，m为一个DC的ε邻域内能够容纳的vCPU的个数，给定一个距离值ε，如果一个DC的ε邻域内的DC能够容纳至少m个vCPU，则认为此DC是关于(ε,m)的核心对象；(3)所有的非更优的顶点被剪枝，具有最小直径的顶点被找到；

所述VM分组步骤具体为：n个VM的流量可以由一个n*n的对称流量矩阵T表示，其中T_ij是虚拟机i和j的流量，T_ii＝0，对于一个选定的DC集群(D₁,D₂,...D_r)，每一个D_k(k＝1,2,…,r)能够容纳s_k个vCPU，所有VM被分组到不相交的集合P₁,P₂,...P_r，要求每一个分组成份中的被指配的VM和相应的D_k的容量相称；所以VM分组问题的目标函数是极小化

约束条件是|P_k|≤s_k,k＝1,2,...,r，其中|P_k|是分组成份P_k中的vCPU的个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述最小可行子图由ModFindMinStar算法完成，所述ModFindMinStar算法具体为：对于一个给定的DC，将其余DC按照到此DC的非降序距离进行排序，然后将最近的DC加入到集群；如果集群能够容纳所有被请求的vCPU和相应的VM，算法终止；否则第二近的DC被加入，以此类推，直至满足VM需求或者所有的DC都已经被加入。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述VM分组采用半通信模型，实现成批VM的分组，所述半通信模型用于从分组的角度来研究一个VM的流量，所述VM的流量包括一个VM在一个分组内部的流量和分组外部的流量，其中内部流量和外部流量的和就是本VM的所有流量；在构建分组的过程中，候选VM应该具有更大的近似内部流量AIT和更小的近似外部流量AOT。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述半通信模型能够方便的利用矩阵的行列的加减运算找到最优解。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述DC的容量采用vCPU来进行衡量，vCPU是VM的需求的最小单位。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述VM是同构VM或者是异构VM。

7.一种具有多个数据中心DC的分布式云计算系统，所述系统包括网关、调度模块、资源管理模块；其中，网关负责接收并反馈用户的需求；调度模块运行如权利要求1-6任一项所述的VM部署方法；资源管理模块存储分布式云计算组网和拓扑信息、DC资源容量情况。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述资源管理模块还存储DC拓扑信息和VM需求配置信息。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述系统工作流程为：

1)用户提交需求到所述网关，所述需求包含VM个数以及各个VM的资源配置需求；

2)所述网关将需求转发到所述调度模块；

3)所述调度模块需要根据所述资源管理模块目前存储的分布式云计算组网和拓扑信息，运行所述VM部署方法，先选择出目标DC，保证DC之间的最长通信距离尽可能的小；然后再根据VM的通信量，对VM进行分组，保证DC间的通信带宽消耗尽可能的少；

4)VM部署在各个DC上后，各个DC的资源占用情况将会上报给资源管理模块。