[发明专利]一种在IaaS云中安全提高资源效率的虚拟机调度方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机云计算领域，特别是一种基于在IaaS云中安全提高资源效率的虚拟机调度的方法。

背景技术

云计算为用户提供随需应变的服务，灵活、可靠、成本低，基础设施是云计算中心。随着云计算的规模越来越大，资源消耗不断增长，导致运营成本增加。微软报告表明，数据中心的物理资源(例如CPU，内存，存储)占总成本的45％，能耗占15％；在过去的五年中，数据中心的能耗增加了近一倍。因此，如何降低能耗，提高资源效率，成为一个重要的问题。

由于服务器的利用率较低，造成了巨大的电力浪费。服务器的利用率通常达不到100％，大部分服务器在有效工作时间的利用率也只有10％-50％，明显会导致配置和总成本增加。同时，能耗带来的辅助冷却设备也会增加成本，同时还会带来不安全因素，因此找出一种安全可靠的方法来降低能耗至关重要。现在，大部分云数据中心的物理服务器使用虚拟技术，在相同的物理机上运行多个虚拟服务器。此外，虚拟化还可以帮助云服务提供商来实现灵活有效的管理。

虚拟化的公共云的主要业务之一是基础设施即服务(IaaS)，例如Amazon EC2。云服务提供商将虚拟机资源租给租户，因此需要云服务提供商充分利用虚拟机在处理机上的灵活放置，以优化资源配置，满足租户的需求。由于不同的资源利用率是由虚拟机和处理机之间不同的映射造成的，所以对于云服务提供商，主要的问题是如何把租客要求的多台虚拟机放置到物理服务器，以便于最小化活动的物理资源的数量，降低能耗和运行管理成本。如今，虚拟机调度正在成为一个热点问题。但是目前，虚拟机调度的第一个挑战就是如何来优化处理机和网络元件(交换机，路由器等)的能耗问题。

发明内容

本发明提供的目的在于提供一种安全有效的方法来优化处理机的调度，此方法主要通过静态部署和动态迁移两个方面进行优化，最终达到降低能耗，提高资源效率的目的。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种在IaaS云中安全提高资源效率的虚拟机调度方法，包括以下步骤：

步骤1，虚拟机的静态部署方面，根据物理容量和带宽容量，最小化数据中心的资源消耗；

步骤2，虚拟机的动态迁移方面，用最小化迁移成本，获得最大链路利用率。

进一步地，步骤1所述虚拟机的静态部署方面，根据物理容量和带宽容量，最小化数据中心的资源消耗，具体步骤如下：

步骤1.1，定义输入变量tp、A、B、初始化X、A、B，tp选择当前物理机，并置物理机数量pm＝1；

其中，X为虚拟机到物理机的映射；A为虚拟机之间的流量需求，表示为(a_i,j)_N×N，其中i、j为虚拟机矩阵坐标标号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,N；B为物理机之间的通信费用矩阵，表示为(b_h,p)_M×M，其中h和p表示物理机矩阵坐标标号，h＝1,2,…,M，p＝1,2,…,M；tp为网络拓扑流量；表示所有虚拟机资源需求集合；表示所有物理机资源需求集合；

步骤1.2，根据虚拟机之间的流量需求A，将虚拟机对的流量按照降序排列；

步骤1.3，选择最大流量的虚拟机对s和t，将虚拟机s和t部署在物理机m上；

步骤1.4，选择一个未被选中的虚拟机，当所选的虚拟机属于没有被部署的虚拟机时，执行步骤1.5，否则执行步骤1.8；

步骤1.5，计算物理机m上的虚拟机与未部署的虚拟机之间的流量，选择最大通信流量的虚拟机s；

步骤1.6，如果虚拟机s的容量大于物理机m的剩余容量，执行激活新的物理机new，并将物理机数量加1，使new替换m，否则执行步骤1.7；

步骤1.7，如果虚拟机s无法满足网络带宽容量，执行激活新的物理机new，并将物理机数量加1，使new替换m，否则执行步骤1.8；

步骤1.8，将虚拟机s放置在物理机m上；

步骤1.9，根据虚拟机之间的流量需求A，网络拓扑流量tp和路由算法计算最优的交换器数量sw；所述路由算法为LS算法或Dijkstra算法；

步骤1.10，输出虚拟机到物理机的映射X，物理机数量pm和最优的交换器数量sw。

进一步地，步骤2所述虚拟机的动态迁移方面，用最小化迁移成本，获得最大链路利用率，具体步骤如下：